WO2001079799A1 - Analogue electronic thermostat - Google Patents

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WO2001079799A1
WO2001079799A1 PCT/CH2001/000230 CH0100230W WO0179799A1 WO 2001079799 A1 WO2001079799 A1 WO 2001079799A1 CH 0100230 W CH0100230 W CH 0100230W WO 0179799 A1 WO0179799 A1 WO 0179799A1
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WO
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thermostat
operational amplifier
output
resistor
voltage
Prior art date
Application number
PCT/CH2001/000230
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German (de)
French (fr)
Inventor
Gaetano Scannapieco
Original Assignee
Sate Safety Devices Technology Ag
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01KMEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/16Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements
    • G01K7/18Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a linear resistance, e.g. platinum resistance thermometer
    • G01K7/20Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a linear resistance, e.g. platinum resistance thermometer in a specially-adapted circuit, e.g. bridge circuit
    • G01K7/21Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a linear resistance, e.g. platinum resistance thermometer in a specially-adapted circuit, e.g. bridge circuit for modifying the output characteristic, e.g. linearising
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D23/00Control of temperature
    • G05D23/19Control of temperature characterised by the use of electric means
    • G05D23/1902Control of temperature characterised by the use of electric means characterised by the use of a variable reference value
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D23/00Control of temperature
    • G05D23/19Control of temperature characterised by the use of electric means
    • G05D23/1906Control of temperature characterised by the use of electric means using an analogue comparing device
    • G05D23/1909Control of temperature characterised by the use of electric means using an analogue comparing device whose output amplitude can only take two discrete values
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D23/00Control of temperature
    • G05D23/19Control of temperature characterised by the use of electric means
    • G05D23/20Control of temperature characterised by the use of electric means with sensing elements having variation of electric or magnetic properties with change of temperature
    • G05D23/24Control of temperature characterised by the use of electric means with sensing elements having variation of electric or magnetic properties with change of temperature the sensing element having a resistance varying with temperature, e.g. a thermistor

Definitions

  • the invention relates to an analog electronic thermostat of the type mentioned in the preamble of claim 1
  • thermostats are advantageously used in temperature controls of various types if a two-point control is desired.
  • a setpoint is set on the thermostat, which is compared with an actual value measured by means of a temperature sensor.
  • a switching command is generated from the difference between the setpoint and actual value
  • a thermostat of the type mentioned in the preamble of claim 1 is known from US-A-4,641,778.
  • the switching point is adjustable, the switching hysteresis is determined as a function of the switching point.
  • the switching hysteresis is increased with increasing temperature. This is not always useful when controlling a burner heated Boilers have very short burner runtimes when the load is low, which is unfavorable both for ecological reasons and because of the risk of corrosion for the boiler
  • thermostats serve very different purposes. There are also many other designs. A thermostat that is used in an oven, for example, cannot be used for a washing machine because the temperatures that can be set in an oven of over 100 degrees Celsius are not permissible in a washing machine
  • the invention has for its object to provide a universally usable and at the same time simply constructed, but nevertheless precisely working thermostat that can be adapted to different areas of application. The simple structure should result in correspondingly low manufacturing costs
  • FIG. 1 shows a block diagram of a thermostat
  • Fig. 4 shows a circuit of a switching differential encoder
  • the reference number 1 denotes a thermostat, to the input 2 of which a temperature sensor 3 can be connected.
  • a temperature sensor 3 For precise temperature measurements, this is advantageously a so-called Pt-100 sensor, i.e. a sensor made of platinum wire with a nominal resistance of 100 ohms
  • Pt-100 sensor i.e. a sensor made of platinum wire with a nominal resistance of 100 ohms
  • Constant current source 4 supplied with voltage or current
  • the constant current source 4 supplies a current that is independent of the resistance of the temperature sensor 3. This creates a voltage U at input 2, which is correlated with the resistance and thus with the temperature of the temperature sensor 3. This voltage becomes the non-inverting input of a Signal amplifier 5 supplied At the inverting input of this signal amplifier 5 there is a signal which is supplied by a range transmitter 6.
  • the range transmitter 6 according to the invention can be used to set the temperature range for which the thermostat 1 is to be used.
  • the range transmitter 6 delivers correspondingly an offset voltage to the signal amplifier 5, which also acts as a comparator. This is advantageously an operational amplifier of the type LM324 or LM358.
  • the output of the signal amplifier 5 leads to the inverting input of a comparator 7.
  • the signal of a switching differential encoder 8 is present at the non-inverting input of the comparator 7. This in turn is connected to a setpoint adjuster 9, which in turn is controlled by a driver 10, i.e. is supplied with voltage.
  • the comparator 7 is also advantageously an operational amplifier of the type LM324 or LM358.
  • An output stage 11 is controlled from the output of the comparator 7 and contains, for example, a relay, through whose contacts a load to be controlled is switched on and off.
  • the output signal of the comparator 7 is also fed to the switching differential encoder 8.
  • All elements of the thermostat 1 are supplied with operating energy by a voltage supply (not shown), this voltage supply being bipolar. One pole of which forms the reference potential GND, to which the temperature sensor 3 is also connected on one side. The other pole of the power supply supplies an operating voltage + U B.
  • the setting values possible on the setpoint adjuster 9 are thus determined by the range transmitter 6.
  • the switching differential encoder 8 can advantageously be used to separately adjust the size of the switching difference, which is also referred to as the switching hysteresis, ie the distance between the Switch-on and switch-off point should be. This in turn enables the applicability of the thermostat 1 according to the invention to be expanded, because the same type of thermostat 1 can therefore also be used if different switching differences are required for different areas of application
  • Both the range sensor 6 and the switching differential sensor 8 are advantageous so that the adjustment by the end customer of the device in which the thermostat 1 is used is not possible.
  • the adjustment is only possible by the device manufacturer who purchases the thermostat 1, or of course possible by the manufacturer of the thermostat 1 This prevents unauthorized manipulation by the end customer, so that it is not possible, for example, to change the limit temperatures of 30 and 95 degrees Celsius, for example in a washing machine, specified for a specific application of the thermostat 1 happens in detail, will be described
  • FIG. 2 shows a circuit diagram in which the thermostat 1 according to the invention is shown with details of the constant current source 4.
  • + U B denotes the positive pole of the voltage supply for operating the constant current source 4, with GND the common zero point, the reference potential Bipolar power supply is also available to the other elements of thermostat 1
  • the constant current source 4 advantageously contains two operational amplifiers, namely a first operational amplifier Vi and a second operational amplifier V 2.
  • One of two resistors Ri, R 2 is located at the non-inverting input of the first operational amplifier Vi, as is usually indicated by a "+" in the figure formed input voltage divider whose first resistor Ri is connected between the non-inverting input and the positive pole + U B of the voltage supply, while a second resistor R 2 lies between the non-inverting input and the reference potential GND.
  • the two operational amplifiers Vi and V 2 are also advantageously connected with their supply voltage connections, which is shown in the figures as An input voltage U E , which is determined by the magnitude of the supply voltage Ü B and the resistors Ri and R 2 , is present at the non-inverting input.
  • An output resistor R 3 is connected, the other connection of which is at an output 2 of the thermostat 1, to which, as shown in FIG. 2, the temperature sensor 3 can be connected.
  • the output 2 carries an output voltage U L. This arises from the fact that - what will be shown later - a constant current flowing through the temperature sensor 3 is generated by the constant current source 4, which produces a voltage drop at the temperature sensor 3 which represents this output voltage UL
  • the gain factor Gv 2 of the second operational amplifier V 2 has the value 1.
  • I L * R 3 is equal to UOAI - U L , so that the product of output current I L and resistance R 3 is equal to the quotient of input voltage U E and gain factor Gv2. This results in the load current I L according to the formula F4 as
  • the load current II does not depend on the size of the temperature sensor 3. If the supply voltage U B has the value 12 volts, the resistor Ri has the value 10 kOhm and the resistor R 2 has the value 2 kOhm, then the voltage U E according to the formula F5
  • the load current I L is calculated
  • the load current is 20 mA. This current also flows through the load resistor R L , even if the load resistor had the value zero.
  • the maximum value of the load resistance may be around 300 ohms.
  • the resistors R » R 5 , R « and R each advantageously have a value of 100 kOhm.
  • the inexpensive types LM324 or LM358 are advantageously used as operational amplifiers Vi, V 2 . If temperature sensors 3 with different resistance values are used on the thermostat 1, the dimensioning of the resistors must be adjusted accordingly.
  • FIG. 3 shows a preferred, because advantageous, exemplary embodiment for the range transmitter 6. It consists of an operational amplifier V 30 and a resistor chain connected to its non-inverting input. According to this exemplary embodiment, this resistor chain consists of five resistors R 31 to R 3 5.
  • the resistor R 3 ⁇ is connected on the one hand to the operating voltage + U B , on the other hand to the non-inverting input of the operational amplifier V 30. This is followed by a series connection of further resistors R 32 , R 33 , R 3 and R 35 from the connection points of the resistors R 32 R 33 , R 33 R 3 and R 34 / R 3 5 and from the free end of the resistor R 3 s each have a line connection to the reference potential GND.
  • the resistance ratio of the voltage divider mentioned can be changed, thereby simultaneously the temperature range is determined, in which the thermostat 1 (Fig 1) can work. Since the change in the resistance ratio takes place by cutting through separating points T A , T B and T, this change can only be carried out once without corrective measures, so that the operation of Work area is definable
  • Resistor R 3 ⁇ has the value 47 kOhm
  • resistor R 32 has the value 1 kOhm
  • resistor R 33 has the value 156 kOhm
  • resistor R 4 has the value 210 kOhm
  • resistor R 35 the value 82 Ohm Resistance values not included in the standard series are achieved by connecting two resistors in series, so the value 156 kOhm by
  • the working range is from -10 degrees Celsius to +35 degrees Celsius.
  • Thermostat 1 could be used for a combined heating and cooling device or for one in tropical countries Pure cooling device to be used
  • thermostat 1 could be used for a boiler or a boiler
  • thermostat 1 could be used, for example, for an autoclave or a heating cabinet
  • thermostat 1 could be used, for example, for an air heating device or a sterilization device
  • the separation points T A , T B and T c are cut either in the manufacturer's factory or at the manufacturer of devices such as boilers, autoclaves, etc.
  • the work area is set using a type of mechanical programming.It is not accessible to the end user of the devices equipped with such thermostats 1
  • any work area can be realized with the same basic model of the thermostat 1. Because the same basic model of the thermostat 1 can be used for very different applications, it can be mass-produced with corresponding cost advantages. This is also a significant advantage with regard to warehousing at wholesalers
  • FIG. 4 shows an advantageous embodiment of the switching differential encoder 8. It has a further operational amplifier V 40 , the output of which does not lead to inverting input of the comparator 7.
  • a further resistor R ⁇ is connected to the non-inverting input of the operational amplifier V 40 , the other connection of which is connected to the reference potential GND.
  • Another resistor R ⁇ is also connected, the other connection of which has a connection to the setpoint adjuster 9.
  • a further resistor R « is connected to the inverting input of the operational amplifier N 0 , the other connection of which lies at the output of the operational amplifier N ⁇ . Furthermore, a voltage divider formed from two further resistors R « and R 4 is connected to the inverting input of the operational amplifier V 4 o second end connection to the operating voltage + U B has between the connection point of the resistors R ⁇ / -w and the reference potential G ⁇ D is a resistor array of four parallel resistors R «, ⁇ , R» 7 and R «arranged in each branch of the array of parallel resistors there is a separation point of the type already mentioned in connection with FIG.
  • Parallel resistors R 5 / R 6 / R 7 / R 4 8 are effective or not. This has a corresponding effect on the voltage at the inverting input of the operational amplifier V 0
  • the separating points T R , T S , T T and Tu are used for setting, in this case for setting the switching differential of the thermostat 1
  • the resistor R-1 5 has the value 5.93 MOhm and, because a corresponding standard value does not exist, is formed by a series connection of resistors with 5.6 MOhm and 330 kOhm.
  • the resistor t6 has the value 2, 94 MOhm, composed of 2.7 MOhm and 240 kOhm, the resistor * 7 the value 1.5 MOhm, formed from 1 MOhm and 500 kOhm, and the resistor R 4g the value 700 kOhm, formed from 500 kOhm and 200 kOhm
  • the switching difference of the thermostat 1 is 0.5 degrees Celsius. If only the resistor R 6 is effective, the switching difference is 1 degree Celsius. When the resistors R- ⁇ or R 48 are effective, there is a switching difference of 2 degrees Celsius or 4 degrees Celsius
  • the switching differences of the thermostat 1 can be designed within wide limits in the above-mentioned embodiment, it is provided that three of the separation points T R , T S , T T and Tu are always separated it is also possible to measure the individual resistances R «, R «, R » 7 , Ris in such a way that none, one, two or three of the separation points T R , T s , T ⁇ and Tu are separated. This allows the number of possible ones Significantly increase the settings of the switching differential
  • the thermostat 1 can advantageously be adapted to any task with regard to the switching difference.This adaptation is also carried out, for example, in the factory or at the manufacturer of devices in which the thermostat 1 according to the invention is used. Thus, the switching user is also inadmissible manipulations by the end user the device is not possible
  • the operational amplifier V 0 is from same type as the operational amplifiers Vi and V 2 (FIG. 2) and the transistor Trl is for example of the PMBT2222 type
  • Figure 5 shows an advantageous circuit of the setpoint adjuster 9, with an associated driver 10, the driver 10 contains a further operational amplifier V 5 o, which is the same type as all other operational amplifier of the thermostat 1 the non-inverting input of a voltage divider in turn is arranged, consisting of two there are further resistors R 50 and R 5 1.
  • the resistor R 50 is connected to the operating voltage + U B on the one hand, and to the non-inverting input on the other hand.
  • the further resistor R51 is arranged between the reference potential GND and the non-inverting input. Both resistors R50 and R 51 have, for example the value 100 kOhm.
  • the inverting input of the operational amplifier V50 is connected via a further resistor Rs 2 to the output of the operational amplifier V 50 , this output being connected on the other hand to one connection of the setpoint adjuster 9.
  • it is located at the inverting input of the operational amplifier kers V 50 another resistor Rs 3 , which is connected on the other hand to the reference potential GND.
  • the resistor R 53 has, for example, a value of 150 kOhm.
  • T z In one of the connecting lines to the resistor Rs 3 there is again a separation point, which here has the designation T z . This is advantageous because this resistor Rs 3 and the separation point T z one optimal effect of the setpoint adjuster 9 can be achieved if the range transmitter 6 has different configurations, as has been described in connection with FIG. 3.
  • the setpoint adjuster 9 is a potentiometer of, for example, 50 kOhm resistance value and advantageously has a linear characteristic.
  • FIG. 6 shows the circuit of an advantageous embodiment of the output stage 11.
  • the output stage 11 is driven by the output of the comparator 7.
  • This signal passes through a base resistor R ⁇ o to the base of a switching transistor Tr2, whose emitter is at the reference potential GND.
  • An output relay Rel is connected to its collector, the second connection of which is connected to the operating voltage + U B via a series resistor R ⁇ i.
  • a protective diode D is connected in parallel to the coil of the output relay Rel.
  • a capacitor C the function of which is to protect the relay Rel from an unwanted drop caused by voltage fluctuations.
  • Reference number G denotes the connection for a device to be controlled by the thermostat (1), which is switched on, off or switched over by the contacts of the relay Rel.
  • an additional circuit consisting of a further transistor Tr3, its base resistance R ⁇ 2 , a further operational amplifier V ⁇ o and further resistors R ⁇ 3 , R ⁇ and R ⁇ s can advantageously be connected to the base of the switching transistor Tr2.
  • the resistors R ⁇ 3 and R ⁇ form a voltage divider for the non-inverting input of the operational amplifier V ⁇ O , the voltage divider being on the one hand at the operating voltage + U B and on the other hand at the reference potential GND.
  • Both resistors have a value of 100 kOhm, for example, so that a voltage equal to half the operating voltage + U B is present at the non-inverting input of the operational amplifier V 6 o, ie 6 volts at an operating voltage + U B of 12 volts.
  • the inverting input of the operational amplifier V 6 o is connected via the resistor R ⁇ to the input 2 of the thermostat 1 (Fig. 1), so it carries the voltage U L , which prevails over the temperature sensor 3 (Fig. 1). If the temperature sensor 3 by a
  • the switching transistor Tr2 and the transistor Tr3 are, like the aforementioned transistor Trl (FIG. 4), of the PBMT2222 type.
  • the resistance R ⁇ s has, for example, a value of 10 kOhm, the base resistance Reo 6.8 kOhm and the series resistor R ⁇ i 620 Ohm. The latter limits the charging current for capacitor C, which has a capacitance of 47 ⁇ F, for example.
  • Type 1N4148 can be used as diode D. The function of the thermostat 1 will now be briefly explained again.
  • the signal amplifier 5 amplifies the voltage signal generated by the temperature sensor 3 on the basis of the constant current, the offset voltage generated by the range transmitter 6 being taken into account at the same time.
  • the output of the signal amplifier 5 thus supplies a signal relating to the working range set in the range transmitter 6 to the comparator 7.
  • This signal is linked by the comparator 7 to the switching state of the output stage 11.
  • the comparator 7 is thus responsible for the switching hysteresis becoming effective, the size of the switching hysteresis being determined by the setting of the switching differential encoder 8.
  • the thermostat 1 described above is of simple construction, requires only a bipolar voltage supply, advantageously 12 volts direct current, and consists of common, very inexpensive components. All operational amplifiers are advantageously of the same type, namely LM324 or LM358. Since a component of these types contains four operational amplifiers, only two such components are required, since the overall circuit of the thermostat 1 has eight operational amplifiers.
  • the thermostat 1 according to the invention is very precise and very flexible with regard to its applicability, because the working range is adjustable and the switching difference can also be selected independently of it.

Abstract

The invention relates to an analogue electronic thermostat (1) comprising a desired value adjuster (9), a power supply, an output stage (11) comprising a relay, means (5) for intensifying the signal and means for creating (7) a switching command for said relay, said means being used to compare the desired value that has been set in the desired value adjuster (9) with the actual value that is supplied by a temperature sensor (3) which can be attached to the thermostat (1). According to the invention, the thermostat (1) has a range detector (6) which can be used to adjust a working range of the thermostat (1) independently of its desired value adjuster (9). In addition, a differential gap detector (8) which can be used to adjust the differential gap of the thermostat (1) independently of its working range is advantageously provided. The adjustability of the range detector (6) and differential gap detector (8) is obtained in an advantageous manner by the provision of isolating points in lines. The working range and the differential gap can be determined by the disconnection or connection of said isolating points. The invention also relates to a simple constant current source (4) for delivering a constant current. The temperature sensor (3) is operated using said current source.

Description

Analoger elektronischer ThermostatAnalog electronic thermostat
Die Erfindung bezieht sich auf einen analogen elektronischen Thermostat der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten ArtThe invention relates to an analog electronic thermostat of the type mentioned in the preamble of claim 1
Solche Thermostate werden vorteilhaft in Temperaturregelungen verschiedener Art verwendet, wenn eine Zwei-Punkt-Regelung gewünscht wird Am Thermostat wird ein Sollwert eingestellt, der mit einem mittels eines Temperatursensors gemessenen Istwert verglichen wird Aus der Differenz zwischen Soll- und Istwert wird ein Schaltbefehl generiertSuch thermostats are advantageously used in temperature controls of various types if a two-point control is desired. A setpoint is set on the thermostat, which is compared with an actual value measured by means of a temperature sensor. A switching command is generated from the difference between the setpoint and actual value
Ein Thermostat der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art ist aus der US-A-4,641,778 bekannt Der Schaltpunkt ist einstellbar, die Schalthysterese wird in Abhängigkeit vom Schaltpunkt festgelegt Dabei wird die Schalthysterese mit zunehmender Temperatur erhöht Dies ist nicht immer sinnvoll Bei der Steuerung eines brennerbeheizten Heizkessels entstehen bei Schwachlast sehr kurze Brennerlaufzeiten, was sowohl aus ökologischen Gründen, als auch wegen der Korrosionsgefahr für den Heizkessel ungunstig istA thermostat of the type mentioned in the preamble of claim 1 is known from US-A-4,641,778. The switching point is adjustable, the switching hysteresis is determined as a function of the switching point. The switching hysteresis is increased with increasing temperature. This is not always useful when controlling a burner heated Boilers have very short burner runtimes when the load is low, which is unfavorable both for ecological reasons and because of the risk of corrosion for the boiler
Es ist auch bekannt (EP-A-0 942 271), das Signal eines Temperaturfühlers nach vorgegebenem Algorithmus zu Temperaturwerten umzurechnen Dies ermöglicht zwar, vielerlei Typen von Temperaturfühlern zu verwenden, bedeutet aber gleichzeitig hohen Aufwand im ThermostatenIt is also known (EP-A-0 942 271) to convert the signal of a temperature sensor according to a predetermined algorithm to temperature values. Although this makes it possible to use many types of temperature sensors, it also means a great deal of effort in the thermostat
Aus US-A-5,705,792 ist ein digitaler Thermostat bekannt, bei dem der Arbeitsbereich mittels eines Schalters umschaltbar istFrom US-A-5,705,792 a digital thermostat is known in which the work area can be switched by means of a switch
Aus US-A-5,934,554 ist ein Raumthermostat mit Raumtemperaturfuhler bekannt, bei dem der Schaltpunkt mittels eines binar codierten Schalters verstellbar ist Ein vom Sollwerteinsteller unabhängiger Bereichsgeber ist nicht vorhandenFrom US-A-5,934,554 a room thermostat with a room temperature sensor is known, in which the switching point can be adjusted by means of a binary-coded switch. There is no range sensor independent of the setpoint adjuster
Die vorstehend erwähnten Thermostaten dienen ganz unterschiedlichen Zwecken Daneben existieren viele weitere Bauarten Ein Thermostat, der in einem Backofen eingesetzt wird, kann beispielsweise nicht für eine Waschmaschine Anwendung finden, weil die bei einem Backofen einstellbaren Temperaturen von über 100 Grad Celsius bei einer Waschmaschine nicht zulassig sind Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen universell einsetzbaren und gleichzeitig einfach aufgebauten, gleichwohl aber präzis arbeitenden Thermostat zu schaffen, der an verschiedene Einsatzgebiete anpaßbar ist Aus dem einfachen Aufbau sollen entsprechend niedrige Fertigungskosten resultierenThe above-mentioned thermostats serve very different purposes. There are also many other designs. A thermostat that is used in an oven, for example, cannot be used for a washing machine because the temperatures that can be set in an oven of over 100 degrees Celsius are not permissible in a washing machine The invention has for its object to provide a universally usable and at the same time simply constructed, but nevertheless precisely working thermostat that can be adapted to different areas of application. The simple structure should result in correspondingly low manufacturing costs
Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhangigen AnsprüchenThe stated object is achieved according to the invention by the features of claim 1. Advantageous further developments result from the dependent claims
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung naher erläutertAn exemplary embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to the drawing
Es zeigen Fig 1 ein Blockschaltbild eines Thermostaten,1 shows a block diagram of a thermostat,
Fig 2 ein Schaltbild mit Details einer Konstantstromquelle,2 shows a circuit diagram with details of a constant current source,
Fig 3 eine Schaltung eines Bereichseinstellers,3 shows a circuit of a range adjuster,
Fig 4 eine Schaltung eines SchaltdifferenzgebersFig. 4 shows a circuit of a switching differential encoder
Fig 5 eine Schaltung eines Sollwerteinstellers mit zugehörigem Treiber und5 shows a circuit of a setpoint adjuster with associated driver and
Fig 6 eine Schaltung einer Ausgangsstufe6 shows a circuit of an output stage
In der Figur 1 ist mit der Bezugszahl 1 ein Thermostat bezeichnet, an dessen Eingang 2 ein Temperaturfühler 3 anschließbar ist Für genaue Temperaturmessungen handelt es sich dabei beispielsweise vorteilhaft um einen sogenannten Pt-100-Fuhler, also einen aus Platindraht hergestellten Sensor mit einem Nennwiderstand von 100 Ohm Diese Fühler zeichnen sich dadurch aus, daß bei ihnen zwischen Temperatur und Widerstand eine weitestgehend lineare Beziehung besteht Der Temperaturfühler 3 wird von einerIn FIG. 1, the reference number 1 denotes a thermostat, to the input 2 of which a temperature sensor 3 can be connected. For precise temperature measurements, this is advantageously a so-called Pt-100 sensor, i.e. a sensor made of platinum wire with a nominal resistance of 100 ohms These sensors are characterized by the fact that there is a largely linear relationship between temperature and resistance. The temperature sensor 3 is a
Konstantstromquelle 4 mit Spannung bzw Strom versorgt Die Konstantstromquelle 4 liefert einen vom Widerstand des Temperaturfühlers 3 unabhängigen Strom Am Eingang 2 entsteht dadurch eine Spannung U , die mit dem Widerstand und damit mit der Temperatur des Temperaturfühlers 3 korreliert ist Diese Spannung wird dem nicht invertierenden Eingang eines Signalverstarkers 5 zugeführt Am invertierenden Eingang dieses Signalverstarkers 5 liegt ein Signal an, das von einem Bereichsgeber 6 geliefert wird An diesem erfmdungsgemaßen Bereichsgeber 6 ist einstellbar, für welchen Temperaturbereich der Thermostat 1 eingesetzt werden soll Der Bereichsgeber 6 liefert entsprechend eine Offset- Spannung an den Signalverstärker 5, der gleichzeitig als Komparator wirkt. Vorteilhaft ist dies ein Operationsverstärker des Typs LM324 oder LM358.Constant current source 4 supplied with voltage or current The constant current source 4 supplies a current that is independent of the resistance of the temperature sensor 3.This creates a voltage U at input 2, which is correlated with the resistance and thus with the temperature of the temperature sensor 3.This voltage becomes the non-inverting input of a Signal amplifier 5 supplied At the inverting input of this signal amplifier 5 there is a signal which is supplied by a range transmitter 6. The range transmitter 6 according to the invention can be used to set the temperature range for which the thermostat 1 is to be used. The range transmitter 6 delivers correspondingly an offset voltage to the signal amplifier 5, which also acts as a comparator. This is advantageously an operational amplifier of the type LM324 or LM358.
Der Ausgang des Signalverstarkers 5 führt zum invertierenden Eingang eines Komparators 7. Am nicht invertierenden Eingang des Komparators 7 liegt das Signal eines Schaltdifferenzgebers 8 an. Dieser wiederum ist mit einem Sollwerteinsteller 9 verbunden, der seinerseits von einem Treiber 10 angesteuert, d.h. mit Spannung versorgt wird. Auch der Komparator 7 ist vorteilhaft ein Operationsverstärker des Typs LM324 oder LM358.The output of the signal amplifier 5 leads to the inverting input of a comparator 7. The signal of a switching differential encoder 8 is present at the non-inverting input of the comparator 7. This in turn is connected to a setpoint adjuster 9, which in turn is controlled by a driver 10, i.e. is supplied with voltage. The comparator 7 is also advantageously an operational amplifier of the type LM324 or LM358.
Vom Ausgang des Komparators 7 wird eine Ausgangsstufe 11 angesteuert, die beispielsweise ein Relais enthält, durch dessen Kontakte eine zu steuernde Last ein- und ausgeschaltet wird. Das Ausgangssignal des Komparators 7 wird außerdem dem Schaltdifferenzgeber 8 zugeführt. Alle Elemente des Thermostaten 1 werden durch eine nicht dargestellte Spannungsversorgung mit Betriebsenergie versorgt, wobei diese Spannungsversorgung bipolar ist. Deren einen Pol bildet das Bezugspotential GND, an dem auch der Temperaturfühler 3 mit seiner einen Seite angeschlossen ist. Der andere Pol der Spannungsversorgung liefert eine Betriebsspannung +UB. Damit ist beim erfindungsgemäßen Thermostat 1 eine sonst zur Versorgung von Operationsverstärkern erforderlich doppelte Stromversorgung mit den Betriebsspannungen +UB und -ÜB nicht nötig, was den Aufwand verringert und somit Kosten spart.An output stage 11 is controlled from the output of the comparator 7 and contains, for example, a relay, through whose contacts a load to be controlled is switched on and off. The output signal of the comparator 7 is also fed to the switching differential encoder 8. All elements of the thermostat 1 are supplied with operating energy by a voltage supply (not shown), this voltage supply being bipolar. One pole of which forms the reference potential GND, to which the temperature sensor 3 is also connected on one side. The other pole of the power supply supplies an operating voltage + U B. With the thermostat 1 according to the invention, a double power supply with the operating voltages + UB and -ÜB, which is otherwise required to supply operational amplifiers, is not necessary, which reduces the outlay and thus saves costs.
Durch die vom Bereichsgeber 6 gelieferte Offset-Spannung wird, was noch gezeigt werden wird, gleichzeitig festgelegt, welche Grenzen der einstellbaren Solltemperatur durch den Sollwerteinsteller 9 möglich sind. Die am Sollwerteinsteller 9 möglichen Einstellwerte sind also durch den Bereichsgeber 6 festgelegt. Dadurch ist es möglich, den erfindungsgemäßen Thermostaten 1 an die für verschiedene Einsatzgebiete vorgebbaren Grenzen anzupassen. Somit kann der Thermostat 1 für ganz verschiedene Anwendungen verwendet werden. Für verschiedene Anwendungen mit unterschiedlichen Temperaturgrenzen muß deshalb nur ein einziger Typ eines Thermostaten 1 vorgehalten werden. Da dieser Thermostat 1 somit auch in Großserie hergestellt werden kann, entstehen geringere Fertigungskosten.The offset voltage supplied by the range transmitter 6, which will be shown later, at the same time determines which limits of the adjustable target temperature are possible by the target value adjuster 9. The setting values possible on the setpoint adjuster 9 are thus determined by the range transmitter 6. This makes it possible to adapt the thermostat 1 according to the invention to the limits which can be predetermined for different areas of use. Thereby, the thermostat 1 can be used for very different applications. For different applications with different temperature limits, therefore, only a single type of thermostat 1 has to be kept available. Since this thermostat 1 can thus also be mass-produced, lower production costs are incurred.
Vorteilhaft ist mit Hilfe des Schaltdifferenzgebers 8 separat einstellbar, wie groß die Schaltdifferenz, die auch als Schalthysterese bezeichnet wird, d.h. der Abstand des Einschalt- und des Ausschaltpunktes, sein soll Dies ermöglicht wiederum die Ausweitung der Anwendbarkeit des erfindungsgemaßen Thermostaten 1, weil somit der gleiche Typ eines Thermostaten 1 auch dann einsetzbar ist, wenn für verschiedenen Anwendungsgebiete unterschiedliche Schaltdifferenzen gefordert werdenThe switching differential encoder 8 can advantageously be used to separately adjust the size of the switching difference, which is also referred to as the switching hysteresis, ie the distance between the Switch-on and switch-off point should be. This in turn enables the applicability of the thermostat 1 according to the invention to be expanded, because the same type of thermostat 1 can therefore also be used if different switching differences are required for different areas of application
Vorteilhaft sind sowohl der Bereichsgeber 6 als auch der Schaltdifferenzgeber 8 so beschaffen, daß die Verstellung durch den Endkunden des Gerätes, in dem der Thermostat 1 verwendet wird, nicht möglich ist Die Verstellung ist nur durch den Gerätehersteller, der den Thermostaten 1 einkauft, oder naturlich durch den Produzenten des Thermostaten 1 möglich Damit werden unerlaubte Manipulationen durch den Endkunden verhindert, so daß es beispielsweise nicht möglich ist, die für ein bestimmtes Anwendungsgebiet des Thermostaten 1 vorgegebenen Grenztemperaturen von 30 und 95 Grad Celsius, etwa bei einer Waschmaschine, zu verandern Wie das im einzelnen geschieht, wird noch beschrieben werdenBoth the range sensor 6 and the switching differential sensor 8 are advantageous so that the adjustment by the end customer of the device in which the thermostat 1 is used is not possible. The adjustment is only possible by the device manufacturer who purchases the thermostat 1, or of course possible by the manufacturer of the thermostat 1 This prevents unauthorized manipulation by the end customer, so that it is not possible, for example, to change the limit temperatures of 30 and 95 degrees Celsius, for example in a washing machine, specified for a specific application of the thermostat 1 happens in detail, will be described
Nachfolgend werden vorteilhafte Ausgestaltungen für einzelne Komponenten des Thermostaten 1 in der Reihenfolge ihrer vorherigen Erwähnung beschriebenIn the following, advantageous configurations for individual components of the thermostat 1 are described in the order of their previous mention
In der Figur 2 ist ein Schaltbild gezeigt, in dem der erfindungsgemaße Thermostat 1 mit Details der Konstantstromquelle 4 dargestellt ist Hier ist mit +UB der positive Pol der Spannungsversorgung zum Betrieb der Konstantstromquelle 4 bezeichnet, mit GND der gemeinsame Nullpunkt, das Bezugspotential Die gleiche bipolare Spannungsversorgung steht auch den übrigen Elementen des Thermostaten 1 zur VerfügungFIG. 2 shows a circuit diagram in which the thermostat 1 according to the invention is shown with details of the constant current source 4. Here, + U B denotes the positive pole of the voltage supply for operating the constant current source 4, with GND the common zero point, the reference potential Bipolar power supply is also available to the other elements of thermostat 1
Die Konstantstromquelle 4 enthalt vorteilhaft zwei Operationsverstärker, nämlich einen ersten Operationsverstärker Vi und einen zweiten Operationsverstärker V2 An den nicht invertierenden Eingang des ersten Operationsverstärkers Vi, wie üblich in der Figur mit einem "+" gekennzeichnet, liegt ein aus zwei Widerstanden Ri, R2 gebildeter Eingangsspannungsteiler Dessen erster Widerstand Ri ist zwischen den nicht invertierenden Eingang und dem positive Pol +UB der Spannungsversorgung geschaltet, wahrend ein zweiter Widerstand R2 zwischen dem nicht invertierenden Eingang und dem Bezugspotential GND liegt An diese bipolare Spannungsquelle mit dem positiven Pol +UB und dem Nullpunkt GND sind vorteilhaft auch die beiden Operationsverstärker Vi und V2 mit ihren Versorgungsspannungs-Anschlussen angeschlossen, was in den Figuren wie üblich nicht gezeichnet ist Am nicht invertierenden Eingang liegt eine Eingangsspannung UE an, die durch die Große der Versorgungsspannung ÜB und die Widerstände Ri und R2 bestimmt wird Am Ausgang des ersten Operationsverstärkers Ni, an dem die Ausgangsspannung UOAI herrscht, ist ein Ausgangswiderstand R3 angeschlossen, dessen anderer Anschluß an einem Ausgang 2 des Thermostaten 1 liegt, an den, wie in der Figur 2 gezeigt, der Temperaturfühler 3 anschließbar ist. Der Ausgang 2 führt eine Ausgangsspannung UL Diese entsteht dadurch, daß - was noch gezeigt werden wird - von der Konstantstromquelle 4 ein durch den Temperaturfühler 3 fließender konstanter Strom erzeugt wird, der am Temperaturfühler 3 einen Spannungsabfall erzeugt, der diese Ausgangsspannung UL darstelltThe constant current source 4 advantageously contains two operational amplifiers, namely a first operational amplifier Vi and a second operational amplifier V 2. One of two resistors Ri, R 2 is located at the non-inverting input of the first operational amplifier Vi, as is usually indicated by a "+" in the figure formed input voltage divider whose first resistor Ri is connected between the non-inverting input and the positive pole + U B of the voltage supply, while a second resistor R 2 lies between the non-inverting input and the reference potential GND. To this bipolar voltage source with the positive pole + U B and the zero point GND, the two operational amplifiers Vi and V 2 are also advantageously connected with their supply voltage connections, which is shown in the figures as An input voltage U E , which is determined by the magnitude of the supply voltage Ü B and the resistors Ri and R 2 , is present at the non-inverting input. At the output of the first operational amplifier Ni, at which the output voltage U OAI prevails, there is an output resistor R 3 is connected, the other connection of which is at an output 2 of the thermostat 1, to which, as shown in FIG. 2, the temperature sensor 3 can be connected. The output 2 carries an output voltage U L. This arises from the fact that - what will be shown later - a constant current flowing through the temperature sensor 3 is generated by the constant current source 4, which produces a voltage drop at the temperature sensor 3 which represents this output voltage UL
Zwischen dem Ausgang des ersten Operationsverstärkers Ni und dem nicht invertierenden Eingang des zweiten Operationsverstärkers N2 liegt ein weiterer Widerstand Zwischen dem nicht invertierenden Eingang des zweiten Operationsverstärkers V2 und dem Bezugspotential GΝD liegt ein weiterer Widerstand R5 Die beiden Widerstände R4 und R5 bilden somit einen weiteren Spannungsteiler, nämlich den für den nicht invertierenden Eingang des zweiten Operationsverstärkers V2 Weil er aber andererseits als Spannungsteiler für die am Ausgang des ersten Operationsverstärkers Ni liegende Spannung UaAi wirkt, wird er hier als Ausgangsspannungsteiler bezeichnetThere is another resistor between the output of the first operational amplifier Ni and the non-inverting input of the second operational amplifier N 2. Between the non-inverting input of the second operational amplifier V 2 and the reference potential GΝD there is another resistor R 5. The two resistors R 4 and R 5 form thus a further voltage divider, namely that for the non-inverting input of the second operational amplifier V 2. Because, on the other hand, it acts as a voltage divider for the voltage U aA i at the output of the first operational amplifier Ni, it is referred to here as an output voltage divider
Zwischen dem Ausgang 2 und dem invertierenden Eingang des zweiten Operationsverstärkers V2 liegt ein weiterer Widerstand R5 und zwischen dem invertierenden Eingang des zweiten Operationsverstärkers V2 und dem Ausgang des zweiten Operationsverstärkers V2 liegt ein weiterer Widerstand R Der Ausgang des zweiten Operationsverstärkers V2, der die Spannung UaA2 führt, ist unmittelbar mit dem invertierenden Eingang des ersten Operationsverstärkers Vi verbunden Die Widerstände RÖ und R7 bilden wiederum einen Spannungsteiler Weil er die Ruckkopplung der Ausgangsspannung UL auf die beiden Operationsverstärker Vi, V2 bewirkt, wird er hier als Ruckkopplungs- Spannungsteiler bezeichnetBetween the output 2 and the inverting input of the second operational amplifier V 2 there is another resistor R 5 and between the inverting input of the second operational amplifier V 2 and the output of the second operational amplifier V 2 there is another resistor R The output of the second operational amplifier V 2 , which carries the voltage U aA 2 is connected directly to the inverting input of the first operational amplifier Vi. The resistors R Ö and R 7 in turn form a voltage divider. Because it causes the feedback of the output voltage U L to the two operational amplifiers Vi, V 2 , it becomes referred to here as a feedback voltage divider
Bei der zuvor beschriebenen erfindungsgemaßen Schaltung berechnet sich der Verstärkungsfaktor GV2 des zweiten Operationsverstärker V2 unter der Bedingung, daß die Widerstände R5 und R einerseits und die Widerstände R4 und Rβ andererseits gleich groß sind, gemäß der folgenden Formel Fl Gy3 = - (Fl)In the circuit according to the invention described above, the gain factor G V2 of the second operational amplifier V 2 is calculated under the condition that the resistors R 5 and R on the one hand and the resistors R 4 and Rβ on the other hand are the same size, according to the following formula F1 G y3 = - (Fl)
Sind nun auch die Widerstände 4 und R5 gleich groß, so hat der Verstärkungsfaktor Gv2 des zweiten Operationsverstärker V2 den Wert 1.If the resistors 4 and R5 are now of the same size, the gain factor Gv 2 of the second operational amplifier V 2 has the value 1.
Die Ausgangsspannung UaA2 des zweiten Operationsverstärkers V2 ergibt sich nach der Formel F2The output voltage U aA2 of the second operational amplifier V 2 results from the formula F2
UM = {UβΛ -UL)*Gvl (F2).U M = {U βΛ -U L ) * G vl (F2).
Die Ausgangsspannung des ersten Operationsverstärkers Vi ergibt sich nach der Formel F3 :The output voltage of the first operational amplifier Vi results from the formula F3:
UM = QJB - UM) *Gn (F3).U M = QJ B - U M ) * G n (F3).
Bei dieser vorteilhaften Schaltung ist der Verstärkungsfaktor Gvi sehr groß, was zur Folge hat, daß eine sehr kleine Differenz der Eingangsspannung UE und der Ausgangsspannung aA2 des zweiten Operationsverstärkers V2 zu einer sehr großen Ausgangsspannung UOAI des ersten Operationsverstärkers Ni führt. Sie würde an sich größer als die Eingangsspannung UE. Weil dann aber die Ausgangsspannung aA2 größer als die Eingangsspannung UE wäre, ergäbe sich nach der Formel F3 eine negativer Wert. Ein Gleichgewicht ergibt sich damit, wenn die Eingangsspannung UE und die Ausgangsspannung UaA2 gleich groß sind. Daraus folgt unter Berücksichtigung der Formel F2, daß (UOAJ - UL) = UE I GV2 gilt. Außerdem gilt, daß IL * R3 gleich UOAI - UL ist, so daß das Produkt von Ausgangsstrom IL und Widerstand R3 gleich dem Quotienten aus Eingangsspannung UE und Verstärkungsfaktor Gv2 ist. Daraus ergibt sich der Laststrom IL nach der Formel F4 alsIn this advantageous circuit, the gain factor Gvi is very large, with the result that a very small difference between the input voltage U E and the output voltage aA2 of the second operational amplifier V 2 leads to a very large output voltage U OAI of the first operational amplifier Ni. In itself, it would be greater than the input voltage U E. But because then the output voltage aA2 would be greater than the input voltage U E , the formula F3 would result in a negative value. An equilibrium is obtained when the input voltage U E and the output voltage U aA2 are the same. Taking formula F2 into account, it follows that (U OAJ - U L ) = U E IG V2 . In addition, I L * R 3 is equal to UOAI - U L , so that the product of output current I L and resistance R 3 is equal to the quotient of input voltage U E and gain factor Gv2. This results in the load current I L according to the formula F4 as
I, = UE . (F4)I, = UE . (F4)
G *RG * R
Damit wird vorteilhaft erreicht, daß der Laststrom II nicht von der Größe des Temperaturfühlers 3 abhängt. Wenn die Versorgungsspannung ÜB den Wert 12 Volt aufweist, der Widerstand Ri den Wert 10 kOhm und der Widerstand R2 den Wert 2 kOhm besitzt, so beträgt die Spannung UE gemäß der Formel F5It is advantageously achieved that the load current II does not depend on the size of the temperature sensor 3. If the supply voltage U B has the value 12 volts, the resistor Ri has the value 10 kOhm and the resistor R 2 has the value 2 kOhm, then the voltage U E according to the formula F5
UE = U * Rl (F5)U E = U * Rl (F5)
2 Volt.2 volts.
Der Laststrom IL berechnet sich nachThe load current I L is calculated
Figure imgf000009_0001
Figure imgf000009_0001
Hat der Widerstand R3 den Wert 100 Ohm, so beträgt der Laststrom 20 mA. Dieser Strom fließt auch durch den Lastwiderstand RL und zwar auch dann, wenn der Lastwiderstand den Wert Null hätte. Der maximale Wert des Lastwiderstands darf etwa 300 Ohm betragen. Dann nämlich beträgt die Ausgangsspannung UOAI des ersten Operationsverstärkers Vi gemäß der FormelIf the resistor R 3 has the value 100 ohms, the load current is 20 mA. This current also flows through the load resistor R L , even if the load resistor had the value zero. The maximum value of the load resistance may be around 300 ohms. Then namely the output voltage U OAI of the first operational amplifier Vi according to the formula
8 Volt, ein Wert, der bei einer Versorgungsspannung von 12 Volt noch tragbar ist.8 volts, a value that is still portable with a supply voltage of 12 volts.
Die Widerstände R», R5, R« und R weisen vorteilhaft je den Wert von 100 kOhm auf. Als Operationsverstärker Vi, V2 werden vorteilhaft die preisgünstigen Typen LM324 oder LM358 verwendet. Werden Temperaturfühler 3 mit anderen Widerstandswerten am Thermostaten 1 verwendet, so ist die Dimensionierung der Widerstände entsprechend anzupassen.The resistors R », R 5 , R« and R each advantageously have a value of 100 kOhm. The inexpensive types LM324 or LM358 are advantageously used as operational amplifiers Vi, V 2 . If temperature sensors 3 with different resistance values are used on the thermostat 1, the dimensioning of the resistors must be adjusted accordingly.
In der zum invertierenden Eingang des Operationsverstärkers Vi führenden Leitung ist ein weiterer Widerstand Rg und in der zum nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers Ni führenden Leitung ein weiterer Widerstand R9 mit punktierten Linien dargestellt. Mit Hilfe dieser Widerstände Rg, R9 kann in vorteilhafter Weise eine Optimierung der Eingangsimpedanzen an den beiden Eingängen des Operationsverstärkers Vj erreicht werden. In der Figur 3 ist ein bevorzugtes, weil vorteilhaftes Ausführungsbeispiel für den Bereichsgeber 6 dargestellt Er besteht aus einem Operationsverstärker V30 und einer an dessen nicht invertierenden Eingang angeschlossen Widerstandskette Diese Widerstandskette besteht gemäß diesem Ausführungsbeispiel aus fünf Widerstanden R31 bis R35. Der erste der Widerstände der Kette, der Widerstand R3ι ist einerseits an die Betriebsspannung +UB angeschlossen, andererseits an den nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers V30 Daran schließt sich eine Reihenschaltung weiterer Widerstände R32, R33, R3 und R35 an Von den Verbindungspunkten der Widerstände R32 R33, R33 R3 und R34/R35 sowie vom freien Ende des Widerstands R3s führt je eine Leitungsverbindung zum Bezugspotential GND Der Widerstand R3ι einerseits und die Widerstände R32, R33, R3 und R35 andererseits bilden also einen Spannungsteiler für den nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers V30 Mit schräg stehenden Kreuzen sind drei Trennstellen TA, TB und Tc eingezeichnet Werden an diesen Stellen die Verbindungsleitungen zum Bezugspotential GND unterbrochen, so ändert sich das Widerstandsverhaltnis des erwähnten Spannungsteilers und damit die Spannung am nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers V30 A further resistor Rg is shown in the line leading to the inverting input of the operational amplifier Vi and another resistor R 9 is shown with dotted lines in the line leading to the non-inverting input of the operational amplifier Ni. With the help of these resistors R g , R 9 , an optimization of the input impedances at the two inputs of the operational amplifier Vj can advantageously be achieved. FIG. 3 shows a preferred, because advantageous, exemplary embodiment for the range transmitter 6. It consists of an operational amplifier V 30 and a resistor chain connected to its non-inverting input. According to this exemplary embodiment, this resistor chain consists of five resistors R 31 to R 3 5. The first the resistors of the chain, the resistor R 3 ι is connected on the one hand to the operating voltage + U B , on the other hand to the non-inverting input of the operational amplifier V 30. This is followed by a series connection of further resistors R 32 , R 33 , R 3 and R 35 from the connection points of the resistors R 32 R 33 , R 33 R 3 and R 34 / R 3 5 and from the free end of the resistor R 3 s each have a line connection to the reference potential GND. The resistor R 3 ι on the one hand and the resistors R 32 , R 33 , R 3 and R 35, on the other hand, thus form a voltage divider for the non-inverting input of the operator ionsverstärkers V 30 With oblique crosses are three separation points T A, T B and T c is the connection lines are drawn at these locations interrupted to the reference potential GND, so the Widerstandsverhaltnis of said voltage divider and the voltage changes at the noninverting input of the operational amplifier V 30
Der invertierende Eingang des Operationsverstärkers V3o ist direkt mit seinem Ausgang verbunden und dieser führt zum invertierenden Eingang des Signalverstarkers 5 (Fig 1)The inverting input of the operational amplifier V o 3 is directly connected to its output and this leads to the inverting input of the Signalverstarkers 5 (Figure 1)
Durch entsprechende Bemessung der Widerstände R3ι, R32, R33, R34 und R35 und das Durchtrennen keiner, einzelner oder aller der drei Trennstellen TA, TB und Tc laßt sich das Widerstandsverhaltnis des erwähnten Spannungsteilers verandern, wodurch gleichzeitig der Temperaturbereich festgelegt wird, in dem der Thermostat 1 (Fig 1) arbeiten kann Da die Veränderung des Widerstandsverhaltnisses durch Durchtrennen von Trennstellen TA, TB und T erfolgt, ist diese Veränderung ohne korrigierende Maßnahmen nur einmalig durchführbar, so daß durch diese Operation der Arbeitsbereich festlegbar istBy appropriately dimensioning the resistors R 3 ι, R 32 , R 33 , R 34 and R 35 and severing none, individual or all of the three separation points T A , T B and T c , the resistance ratio of the voltage divider mentioned can be changed, thereby simultaneously the temperature range is determined, in which the thermostat 1 (Fig 1) can work. Since the change in the resistance ratio takes place by cutting through separating points T A , T B and T, this change can only be carried out once without corrective measures, so that the operation of Work area is definable
Nachfolgend wird ein Beispiel für eine solche Bemessung angegeben Der Widerstand R3ι hat den Wert 47 kOhm, der Widerstand R32 den Wert 1 kOhm, der Widerstand R33 den Wert 156 kOhm, der Widerstand R 4 den Wert 210 kOhm und der Widerstand R35 den Wert 82 Ohm Nicht in der Normreihe enthaltene Widerstandswerte werden durch Serienschaltung zweier Widerstände erreicht, so der Wert 156 kOhm durchAn example of such a design is given below. Resistor R 3 ι has the value 47 kOhm, resistor R 32 has the value 1 kOhm, resistor R 33 has the value 156 kOhm, resistor R 4 has the value 210 kOhm and resistor R 35 the value 82 Ohm Resistance values not included in the standard series are achieved by connecting two resistors in series, so the value 156 kOhm by
Serienschaltung von 100 und 56 kOhm und der Wert 210 kOhm durch Serienschaltung von 100 und 110 kOhm Bei diesen beispielhaften Widerstandswerten ergeben sich je nach Ausführung der Trennung an den Trennstellen TA, TB und Tc folgende Arbeitsbereiche für den Thermostaten 1Series connection of 100 and 56 kOhm and the value 210 kOhm by series connection of 100 and 110 kOhm These exemplary resistance values result in the following working ranges for the thermostat 1 depending on the type of separation at the separation points T A , T B and T c
Ist an keiner der Trennstellen TA, TB und Tc die Leitung durchgetrennt, ergibt sich ein Arbeitsbereich von -10 Grad Celsius bis +35 Grad Celsius Damit wäre der Thermostat 1 einsetzbar für ein kombiniertes Heiz- und Kuhlgerat oder für ein in tropischen Landern einzusetzendes reines KuhlgeratIf the line is not cut at any of the separation points T A , T B and T c, the working range is from -10 degrees Celsius to +35 degrees Celsius.Thermostat 1 could be used for a combined heating and cooling device or for one in tropical countries Pure cooling device to be used
Ist allein an der Trennstelle TA die Leitung getrennt, so ergibt sich ein Arbeitsbereich von 30 bis 90 Grad Celsius Damit wäre der Thermostat 1 für einen Boiler oder einen Heizkessel einsetzbarIf the line is disconnected at the separation point T A alone, a working range of 30 to 90 degrees Celsius results. Thereby the thermostat 1 could be used for a boiler or a boiler
Sind die Leitungen an den Trennstellen TA und TB getrennt, so ergibt sich ein Arbeitsbereich von 80 bis 140 Grad Celsius Damit wäre der Thermostat 1 beispielsweise für einen Autoklaven oder einen Wärmeschrank einsetzbarIf the lines are separated at the separation points T A and T B , a working range of 80 to 140 degrees Celsius results. Thereby the thermostat 1 could be used, for example, for an autoclave or a heating cabinet
Sind die Leitungen an allen drei Trennstellen TA, TB und Tc getrennt, so ergibt sich ein Arbeitsbereich von 100 bis 200 Grad Celsius Damit wäre der Thermostat 1 beispielsweise für ein Luftheizgerat oder ein Sterilisationsgerat einsetzbarIf the lines are separated at all three disconnection points T A , T B and T c , a working range of 100 to 200 degrees Celsius results. Thereby the thermostat 1 could be used, for example, for an air heating device or a sterilization device
Das Durchtrennen von Trennstellen TA, TB und Tc erfolgt entweder im Herstellerwerk oder beim Hersteller von Geraten wie Boiler, Autoklaven usw Die Einstellung des Arbeitsbereichs erfolgt also durch eine Art mechanischer Programmierung Sie ist dem Endbenutzer der mit solchen Thermostaten 1 ausgestatteten Gerate nicht zuganglichThe separation points T A , T B and T c are cut either in the manufacturer's factory or at the manufacturer of devices such as boilers, autoclaves, etc. The work area is set using a type of mechanical programming.It is not accessible to the end user of the devices equipped with such thermostats 1
Somit sind unzulässige Manipulationen nicht möglich, vor allem deshalb, weil naturlich der Endbenutzer die Zusammenhange gar nicht kenntInadmissible manipulations are therefore not possible, above all because, of course, the end user does not know the context
Durch Einsatz anderer Widerstandswerte lassen sich bei völlig gleichem Grundmodell des Thermostaten 1 beliebige Arbeitsbereiche realisieren Weil für ganz verschiedene Anwendungsfalle das gleiche Grundmodell des Thermostaten 1 einsetzbar ist, kann er in Großserie mit entsprechenden Kostenvorteilen gefertigt werden Auch hinsichtlich der Lagerhaltung bei Großhändlern ist dies ein bedeutsamer VorteilBy using other resistance values, any work area can be realized with the same basic model of the thermostat 1. Because the same basic model of the thermostat 1 can be used for very different applications, it can be mass-produced with corresponding cost advantages. This is also a significant advantage with regard to warehousing at wholesalers
In der Figur 4 ist eine vorteilhafte Ausgestaltung des Schaltdifferenzgebers 8 dargestellt Er weist einen weiteren Operationsverstärker V40 auf Dessen Ausgang führt zum nicht invertierenden Eingang des Komparators 7. Am nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers V40 ist ein weiterer Widerstand Rω angeschlossen, dessen anderer Anschluß am Bezugspotential GND liegt Außerdem ist ein weiterer Widerstand R^ angeschlossen, dessen anderer Anschluß Verbindung zum Sollwerteinsteller 9 hat.FIG. 4 shows an advantageous embodiment of the switching differential encoder 8. It has a further operational amplifier V 40 , the output of which does not lead to inverting input of the comparator 7. A further resistor Rω is connected to the non-inverting input of the operational amplifier V 40 , the other connection of which is connected to the reference potential GND. Another resistor R ^ is also connected, the other connection of which has a connection to the setpoint adjuster 9.
Am invertierenden Eingang des Operationsverstärkers N 0 ist ein weiterer Widerstand R« angeschlossen, dessen anderer Anschluß am Ausgang des Operationsverstärkers Nω liegt Weiter ist am invertierenden Eingang des Operationsverstärkers V4o ein aus zwei weiteren Widerstanden R« und R4 gebildeter Spannungsteiler angeschlossen, der am zweiten Ende Verbindung zur Betriebsspannung +UB hat Zwischen dem Verbindungspunkt der Widerstände R^/ -w und dem Bezugspotential GΝD ist ein Widerstandsarray aus vier Parallel wider standen R«, ^, R»7 und R« angeordnet In jedem Zweig des Arrays der Parallelwiderstande befindet sich eine Trennstelle von der zuvor schon im Zusammenhang mit der Figur 3 erwähnten Art, die hier mit TR, Ts, Tτ und Tu bezeichnet sind Parallel zu dieser Parallelschaltung der Widerstände
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liegt ein Transistor Trl, dessen Emitter am Bezugspotential GΝD und dessen Kollektor am Verbindungspunkt der Widerstände R 3/R 4/R45/R46/R47/R48 angeschlossen ist Der Basisanschluß des Transistors Trl führt über einen Basiswiderstand » zum Ausgang des Komparators 7 Damit ist durch den Ausgang des Komparators 7, dessen Zustand mit der Stellung des in der Ausgangsstufe 1 1 enthaltenen Relais korreliert, bestimmt, ob der Transistor Trl leitend ist oder nicht Entsprechend ist dadurch bestimmt, ob das Array der
A further resistor R «is connected to the inverting input of the operational amplifier N 0 , the other connection of which lies at the output of the operational amplifier Nω. Furthermore, a voltage divider formed from two further resistors R« and R 4 is connected to the inverting input of the operational amplifier V 4 o second end connection to the operating voltage + U B has between the connection point of the resistors R ^ / -w and the reference potential GΝD is a resistor array of four parallel resistors R «, ^, R» 7 and R «arranged in each branch of the array of parallel resistors there is a separation point of the type already mentioned in connection with FIG. 3, which are denoted here by T R , T s , T τ and Tu, in parallel with this parallel connection of the resistors
Figure imgf000012_0001
there is a transistor Trl, the emitter of which is connected to the reference potential GΝD and the collector of which is connected to the connection point of the resistors R 3 / R 4 / R 45 / R 4 6 / R 47 / R 4 8. The base connection of the transistor Trl leads to the output via a base resistor of the comparator 7 It is thus determined by the output of the comparator 7, whose state correlates with the position of the relay contained in the output stage 1 1, whether the transistor Trl is conductive or not. Accordingly, it is determined whether the array of the
Parallelwiderstande R 5/R 6/R 7/R48 wirksam ist oder nicht Dies hat entsprechende Auswirkung auf die Spannung am invertierenden Eingang des Operationsverstärkers V 0 Parallel resistors R 5 / R 6 / R 7 / R 4 8 are effective or not. This has a corresponding effect on the voltage at the inverting input of the operational amplifier V 0
Wie beim Bereichsgeber 6 (Fig 3) erwähnt, dienen die Trennstellen TR, TS, TT und Tu der Einstellung, hier also der Einstellung der Schaltdifferenz des Thermostaten 1As mentioned in the area sensor 6 (FIG. 3), the separating points T R , T S , T T and Tu are used for setting, in this case for setting the switching differential of the thermostat 1
Je nach dem, welche der Trennstellen TR, Ts, Tτ und Tu unterbrochen ist, ergibt sich eine unterschiedliche Schaltdifferenz des Thermostaten 1 Sind die Leiterbahnen an den Trennstellen Ts, Tτ und Tu unterbrochen, so ist vom Widerstandsarray nur der Widerstand t5 wirksam Sind die Leiterbahnen an den Trennstellen TR, Tτ und Tu unterbrochen, so ist nur der Widerstand R46 wirksam In gleicher Weise sind nur die Widerstände π bzw t8 wirksam, wenn die Trennstellen TR, Ts und Tu bzw TR, Ts und Tτ unterbrochen sind Da die Veränderung des Widerstandsverhaltnisses durch Durchtrennen von Trennstellen TR, Ts, Tτ und Tu erfolgt, ist diese Veränderung ohne korrigierende Maßnahmen nur einmalig durchführbar, so daß durch diese Operation die Schaltdifferenz festlegbar istDepending on which of the separation points T R , T s , T τ and Tu is interrupted, there is a different switching difference of the thermostat 1 If the conductor tracks at the separation points T s , T τ and Tu are interrupted, only the resistance of the resistor array is present t5 effective If the conductor tracks are interrupted at the separation points T R , T τ and Tu, then only the resistor R4 6 is effective. In the same way, only the resistors π and t8 are effective when the separation points T R , T s and Tu or T R , T s and T τ are interrupted since the change in the resistance ratio by If separation points T R , T s , T τ and Tu are cut, this change can only be carried out once without corrective measures, so that the switching difference can be determined by this operation
Nachfolgend wird ein Dimensionierungsbeispiel gegeben Der Widerstand R-15 hat den Wert 5,93 MOhm und ist, weil ein entsprechender Normwert nicht existiert, durch eine Reihenschaltung aus Widerstanden mit 5,6 MOhm und 330 kOhm gebildet Der Widerstand t6 hat den Wert 2,94 MOhm, zusammengesetzt aus 2,7 MOhm und 240 kOhm, der Widerstand *7 den Wert 1,5 MOhm, gebildet aus 1 MOhm und 500 kOhm, und der Widerstand R4g den Wert 700 kOhm, gebildet aus 500 kOhm und 200 kOhmA dimensioning example is given below. The resistor R-1 5 has the value 5.93 MOhm and, because a corresponding standard value does not exist, is formed by a series connection of resistors with 5.6 MOhm and 330 kOhm. The resistor t6 has the value 2, 94 MOhm, composed of 2.7 MOhm and 240 kOhm, the resistor * 7 the value 1.5 MOhm, formed from 1 MOhm and 500 kOhm, and the resistor R 4g the value 700 kOhm, formed from 500 kOhm and 200 kOhm
Ist nur der Widerstand R45 wirksam, was bei Unterbrechung der Trennstellen Ts, Tτ und Tu der Fall ist, so betragt die Schaltdifferenz des Thermostaten 1 0,5 Grad Celsius. Ist nur der Widerstand R 6 wirksam, so betragt die Schaltdifferenz 1 Grad Celsius Bei Wirksamkeit der Widerstände R-π bzw R48 ergibt sich eine Schaltdifferenz von 2 Grad Celsius bzw 4 Grad CelsiusIf only the resistor R 45 is effective, which is the case when the disconnection points Ts, T τ and Tu are interrupted, the switching difference of the thermostat 1 is 0.5 degrees Celsius. If only the resistor R 6 is effective, the switching difference is 1 degree Celsius. When the resistors R-π or R 48 are effective, there is a switching difference of 2 degrees Celsius or 4 degrees Celsius
Durch Wahl der Große der Widerstände und durch entsprechende Unterbrechungen von Trennstellen lassen sich die Schaltdifferenzen des Thermostaten 1 in weiten Grenzen beliebig gestalten Beim vorerwähnten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß immer drei der Trennstellen TR, TS, TT und Tu aufgetrennt werden Es ist aber auch möglich, die einzelnen Widerstände R«, R«, R»7, Ris so zu bemessen, daß keine, eine, zwei oder drei der Trennstellen TR, Ts, Tτ und Tu aufgetrennt werden Damit laßt sich die Zahl der möglichen Einstellungen der Schaltdifferenz noch deutlich vergrößernBy choosing the size of the resistors and by corresponding interruptions of separation points, the switching differences of the thermostat 1 can be designed within wide limits in the above-mentioned embodiment, it is provided that three of the separation points T R , T S , T T and Tu are always separated it is also possible to measure the individual resistances R «, R«, R » 7 , Ris in such a way that none, one, two or three of the separation points T R , T s , T τ and Tu are separated. This allows the number of possible ones Significantly increase the settings of the switching differential
Somit laßt sich in vorteilhafter Weise der Thermostat 1 an jede beliebige Aufgabe auch hinsichtlich der Schaltdifferenz anpassen Auch diese Anpassung erfolgt beispielsweise im Werk oder beim Hersteller von Geraten, in denen der erfindungsgemaße Thermostat 1 verwendet wird Somit sind auch hinsichtlich der Schaltdifferenz unzulässige Manipulationen durch den Endbenutzer der Gerate nicht möglichThus, the thermostat 1 can advantageously be adapted to any task with regard to the switching difference.This adaptation is also carried out, for example, in the factory or at the manufacturer of devices in which the thermostat 1 according to the invention is used. Thus, the switching user is also inadmissible manipulations by the end user the device is not possible
Der Vollständigkeit halber wird noch die Dimensionierung der weiteren Widerstände genannt Die Widerstände R-to, R-n, R«, R43 und Rj4 haben je einen Wert von 100 kOhm, der Basiswiderstand « den Wert 10 kOhm Der Operationsverstärker V 0 ist vom gleichen Typ wie die Operationsverstärker Vi und V2 (Fig 2) und der Transistor Trl ist beispielsweise vom Typ PMBT2222For the sake of completeness, the dimensioning of the other resistors is also mentioned. The resistors R-to, Rn, R «, R 43 and Rj 4 each have a value of 100 kOhm, the base resistance« has a value of 10 kOhm. The operational amplifier V 0 is from same type as the operational amplifiers Vi and V 2 (FIG. 2) and the transistor Trl is for example of the PMBT2222 type
Die Figur 5 zeigt eine vorteilhafte Schaltung des Sollwerteinstellers 9 mit zugehörigem Treiber 10 Der Treiber 10 enthalt einen weiteren Operationsverstärker V5o, der vom gleichen Typ ist wie alle anderen Operationsverstärker des Thermostaten 1 Am nicht invertierenden Eingang ist wiederum ein Spannungsteiler angeordnet, der aus zwei weiteren Widerstanden R50 und R51 besteht Der Widerstand R50 liegt einerseits an der Betriebsspannung +UB, anderseits am nicht invertierenden Eingang Der weitere Widerstand R51 ist zwischen dem Bezugspotential GND und dem nicht invertierenden Eingang angeordnet Beide Widerstände R50 und R51 haben beispielsweise den Wert 100 kOhm Der invertierende Eingang des Operationsverstärkers V50 ist über einen weiteren Widerstand Rs2 mit dem Ausgang des Operationsverstärkers V50 verbunden, wobei dieser Ausgang andererseits mit dem einen Anschluß des Sollwerteinstellers 9 verbunden ist Vorteilhaft liegt am invertierenden Eingang des Operationsverstärkers V50 ein weiterer Widerstand Rs3, der andererseits mit dem Bezugspotential GND verbunden ist. Der Widerstand R53 hat beispielsweise einen Wert von 150 kOhm In einer der Verbindungsleitungen zum Widerstand Rs3 ist wiederum eine Trennstelle angeordnet ist, die hier die Bezeichnung Tz hat Das ist deshalb vorteilhaft, weil durch diesen Widerstand Rs3 und die Trennstelle Tz eine optimale Wirkung des Sollwerteinstellers 9 erreicht werden kann, wenn der Bereichsgeber 6 verschiedene Konfigurationen aufweist, wie dies im Zusammenhang mit der Figur 3 beschrieben worden ist Um die optimale Wirkung des Sollwerteinstellers 9 zu erreichen, ist es zweckmäßig, die Leitung an der Trennstelle Tz zu unterbrechen, wenn die erstgenannten drei Arbeitsbereiche, nämlich -10 bis 35 Grad Celsius, 30 bis 90 Grad Celsius oder 80 bis 140 Grad Celsius am Bereichsgeber 6 durch Trennen bzw Nichttrennen der entsprechenden Trennstellen TA, TB und Tc eingestellt worden sind Es ist also vorteilhaft, daß der Widerstand R53 nur dann wirksam wird, wenn am Bereichsgeber 6 der Arbeitsbereich 100 bis 200 Grad Celsius eingestellt worden istFigure 5 shows an advantageous circuit of the setpoint adjuster 9, with an associated driver 10, the driver 10 contains a further operational amplifier V 5 o, which is the same type as all other operational amplifier of the thermostat 1 the non-inverting input of a voltage divider in turn is arranged, consisting of two there are further resistors R 50 and R 5 1. The resistor R 50 is connected to the operating voltage + U B on the one hand, and to the non-inverting input on the other hand. The further resistor R51 is arranged between the reference potential GND and the non-inverting input. Both resistors R50 and R 51 have, for example the value 100 kOhm. The inverting input of the operational amplifier V50 is connected via a further resistor Rs 2 to the output of the operational amplifier V 50 , this output being connected on the other hand to one connection of the setpoint adjuster 9. Advantageously, it is located at the inverting input of the operational amplifier kers V 50 another resistor Rs 3 , which is connected on the other hand to the reference potential GND. The resistor R 53 has, for example, a value of 150 kOhm. In one of the connecting lines to the resistor Rs 3 there is again a separation point, which here has the designation T z . This is advantageous because this resistor Rs 3 and the separation point T z one optimal effect of the setpoint adjuster 9 can be achieved if the range transmitter 6 has different configurations, as has been described in connection with FIG. 3. In order to achieve the optimal effect of the setpoint adjuster 9, it is expedient to interrupt the line at the separation point Tz , If the first three working ranges, namely -10 to 35 degrees Celsius, 30 to 90 degrees Celsius or 80 to 140 degrees Celsius on the range sensor 6 have been set by separating or not separating the corresponding separation points T A , T B and T c advantageous that the resistor R 53 is only effective when the working range 100 to 200 on the range sensor 6 Degrees Celsius has been set
Der Sollwerteinsteller 9 ist ein Potentiometer von beispielsweise 50 kOhm Widerstandswert und hat vorteilhaft eine lineare Charakteristik Der Abgriff des Sollwerteinstellers 9 führt, wie schon aus den Figuren 2 und 4 erkennbar, zum Schaltdifferenzgeber 8 In der Figur 6 ist die Schaltung einer vorteilhafte Ausgestaltung der Ausgangsstufe 11 gezeigt. Angesteuert wird die Ausgangsstufe 11 vom Ausgang des Komparators 7. Dieses Signal gelangt über einen Basiswiderstand Rβo auf die Basis eines Schalttransistors Tr2, dessen Emitter am Bezugspotential GND liegt. An seinem Kollektor ist ein Ausgangsrelais Rel angeschlossen, dessen zweiter Anschluß über einen Vorwiderstand Rβi an der Betriebsspannung +UB Hegt. Wie allgemein üblich liegt parallel zur Spule des Ausgangsrelais Rel eine Schutzdiode D. Außerdem zwischen der Verbindung von Vorwiderstand Rπ und der Spule des Relais Rel ein Kondensator C, dessen Aufgabe es ist, das Relais Rel vor einem ungewollten, durch Spannungsschwankungen verursachten Abfallen zu schützen.The setpoint adjuster 9 is a potentiometer of, for example, 50 kOhm resistance value and advantageously has a linear characteristic. As can already be seen from FIGS. 2 and 4, the tap of the setpoint adjuster 9 leads to the switching differential encoder 8 FIG. 6 shows the circuit of an advantageous embodiment of the output stage 11. The output stage 11 is driven by the output of the comparator 7. This signal passes through a base resistor Rβo to the base of a switching transistor Tr2, whose emitter is at the reference potential GND. An output relay Rel is connected to its collector, the second connection of which is connected to the operating voltage + U B via a series resistor Rβi. As is generally the case, a protective diode D is connected in parallel to the coil of the output relay Rel. In addition, between the connection of the series resistor Rπ and the coil of the relay Rel there is a capacitor C, the function of which is to protect the relay Rel from an unwanted drop caused by voltage fluctuations.
Mit dem Bezugszeichen G ist der Anschluß für ein vom Thermostaten (1) zu steuerndes Gerät bezeichnet, das durch die Kontakte des Relais Rel ein-, aus- oder umgeschaltet wird.Reference number G denotes the connection for a device to be controlled by the thermostat (1), which is switched on, off or switched over by the contacts of the relay Rel.
Zusätzlich kann in vorteilhafter Weise an die Basis des Schalttransistors Tr2 eine aus einem weiteren Transistor Tr3, dessen Basiswiderstand Rό2, einem weiteren Operationsverstärker Vβo und weiteren Widerständen Rό3, RÖ und Rβs bestehende zusätzliche Schaltung angeschlossen sein. Dabei bilden die Widerstände Rβ3 und Rβ einen Spannungsteiler für den nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers VÖO, wobei der Spannungsteiler einerseits an der Betriebsspannung +UB, andererseits am Bezugspotential GND liegt. Beide Widerstände haben beispielsweise einen Wert von 100 kOhm, so daß am nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers V6o eine Spannung in der Größe der Hälfte der Betriebsspannung +UB anliegt, bei einer Betriebsspannung +UB von 12 Volt also 6 Volt. Der invertierende Eingang des Operationsverstärkers V6o ist über den Widerstand R^ mit dem Eingang 2 des Thermostaten 1 (Fig. 1) verbunden, führt also die Spannung UL, die über dem Temperaturfühler 3 (Fig. 1) herrscht. Sollte der Temperaturfühler 3 durch einenIn addition, an additional circuit consisting of a further transistor Tr3, its base resistance R ό2 , a further operational amplifier Vβo and further resistors Rό 3 , R Ö and Rβs can advantageously be connected to the base of the switching transistor Tr2. The resistors Rβ 3 and Rβ form a voltage divider for the non-inverting input of the operational amplifier V ÖO , the voltage divider being on the one hand at the operating voltage + U B and on the other hand at the reference potential GND. Both resistors have a value of 100 kOhm, for example, so that a voltage equal to half the operating voltage + U B is present at the non-inverting input of the operational amplifier V 6 o, ie 6 volts at an operating voltage + U B of 12 volts. The inverting input of the operational amplifier V 6 o is connected via the resistor R ^ to the input 2 of the thermostat 1 (Fig. 1), so it carries the voltage U L , which prevails over the temperature sensor 3 (Fig. 1). If the temperature sensor 3 by a
Unterbruch defekt oder gar nicht angeschlossen sein, so wird durch diese zusätzliche Schaltung erreicht, daß das Ausgangsrelais Rel sicher abfällt. Der Schalttransistor Tr2 und der Transistor Tr3 sind wie der zuvor erwähnte Transistor Trl (Fig. 4) vom Typ PBMT2222. Der Widerstand Rβs weist beispielsweise einen Wert von 10 kOhm auf, der Basiswiderstand Reo 6,8 kOhm und der Vorwiderstand Rβi 620 Ohm. Letzterer begrenzt den Ladestrom für den Kondensator C, der beispielsweise eine Kapazität von 47 μF aufweist. Als Diode D kommt der Typ 1N4148 in Betracht. Die Funktion des Thermostaten 1 wird nun nochmals zusammenfassend kurz erläutert. Der Signalverstärker 5 verstärkt das vom Temperaturfühler 3 aufgrund des konstanten Stroms erzeugte Spannungssignal, wobei gleichzeitig die vom Bereichsgeber 6 erzeugte Offset- Spannung berücksichtigt wird. Der Ausgang des Signalverstärkers 5 liefert also ein auf den im Bereichsgeber 6 eingestellten Arbeitsbereich bezogenes Signal an den Komparator 7. Vom Komparator 7 wird dieses Signal mit dem Schaltzustand der Ausgangsstufe 11 verknüpft. Damit ist der Komparator 7 für das Wirksamwerden der Schalthysterese verantwortlich, wobei die Größe der Schalthysterese durch die Einstellung des Schaltdifferenzgebers 8 bestimmt ist.If the interruption is defective or not connected at all, this additional circuit ensures that the output relay Rel drops out. The switching transistor Tr2 and the transistor Tr3 are, like the aforementioned transistor Trl (FIG. 4), of the PBMT2222 type. The resistance Rβs has, for example, a value of 10 kOhm, the base resistance Reo 6.8 kOhm and the series resistor Rβi 620 Ohm. The latter limits the charging current for capacitor C, which has a capacitance of 47 μF, for example. Type 1N4148 can be used as diode D. The function of the thermostat 1 will now be briefly explained again. The signal amplifier 5 amplifies the voltage signal generated by the temperature sensor 3 on the basis of the constant current, the offset voltage generated by the range transmitter 6 being taken into account at the same time. The output of the signal amplifier 5 thus supplies a signal relating to the working range set in the range transmitter 6 to the comparator 7. This signal is linked by the comparator 7 to the switching state of the output stage 11. The comparator 7 is thus responsible for the switching hysteresis becoming effective, the size of the switching hysteresis being determined by the setting of the switching differential encoder 8.
Die vorgenannten Typen und Dimensionierungen der Bauteile sind nur als Beispiel zu verstehen und beziehen sich auf die Verwendung eines Pt-100-Fühlers als Temperaturfühler 3. Statt dessen können im Zusammenhang mit dem beschriebenen Thermostaten 1 aber auch andere Fühlerarten verwendet werden, beispielsweise Pt-1000-Fühler, aber auch NTC-Widerstände. In solchen Fällen können Modifikationen der Bemessung der Bauteile angezeigt bzw. erforderlich sein.The aforementioned types and dimensions of the components are only to be understood as examples and relate to the use of a Pt-100 sensor as a temperature sensor 3. Instead of this, other sensor types can also be used in connection with the thermostat 1 described, for example Pt-1000 Sensors, but also NTC resistors. In such cases, modifications to the dimensioning of the components may be indicated or necessary.
Der vorstehend beschriebene Thermostat 1 ist einfach aufgebaut, benötigt nur eine bipolare Spannungsversorgung, vorteilhaft 12 Volt Gleichstrom, und besteht aus gängigen, sehr preiswerten Bauelementen. Alle Operationsverstärker sind vorteilhaft vom gleichen Typ, nämlich LM324 oder LM358. Da ein Bauteil dieser Typen vier Operationsverstärker enthält, werden nur zwei solche Bauteile benötigt, denn die Gesamtschaltung des Thermostaten 1 weist acht Operationsverstärker auf.The thermostat 1 described above is of simple construction, requires only a bipolar voltage supply, advantageously 12 volts direct current, and consists of common, very inexpensive components. All operational amplifiers are advantageously of the same type, namely LM324 or LM358. Since a component of these types contains four operational amplifiers, only two such components are required, since the overall circuit of the thermostat 1 has eight operational amplifiers.
Trotz des einfachen Aufbaus ist der erfindungsgemäße Thermostat 1 sehr präzis und hinsichtlich seiner Anwendbarkeit sehr flexibel, weil der Arbeitsbereich einstellbar ist und unabhängig davon auch die Schaltdifferenz wählbar ist. Despite the simple construction, the thermostat 1 according to the invention is very precise and very flexible with regard to its applicability, because the working range is adjustable and the switching difference can also be selected independently of it.

Claims

Patentansprüche claims
1 Analoger elektronischer Thermostat (1) mit einem Sollwerteinsteller (9), einer Spannungsversorgung, einer Ausgangsstufe (11) mit einem Relais (Rel), Mitteln (5) zur Signalverstarkung und Mitteln (7) zur Bildung eines Schaltbefehls für das Relais (Rel), mit denen der am Sollwerteinsteller (9) eingestellte Sollwert und der von einem am1 analog electronic thermostat (1) with a setpoint adjuster (9), a voltage supply, an output stage (11) with a relay (Rel), means (5) for signal amplification and means (7) for forming a switching command for the relay (Rel) with which the setpoint set on the setpoint adjuster (9) and that of an am
Thermostat (1) anschließbaren Temperaturfühler (3) gelieferte Istwert verglichen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Thermostat (1) einen Bereichsgeber (6) aufweist, mit dem ein Arbeitsbereich des Thermostaten (1) unabhängig von seinem Sollwerteinsteller (9) einstellbar istThermostat (1) connectable actual temperature sensor (3) is compared, characterized in that the thermostat (1) has a range transmitter (6) with which a working range of the thermostat (1) can be set independently of its setpoint adjuster (9)
2 Thermostat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereichsgeber (6) aus einem Operationsverstärker (V30) und einer an einen seiner Eingange angeschlossenen, einen Spannungsteiler bildenden Widerstandskette (R3ι, R32, R33, R34, R3s) besteht, wobei von den Verbindungspunkten der Widerstände (R32/R33, R33/R3 , R34/R35) sowie vom freien Ende des letzten Widerstands (R3s) je eine Leitungsverbindung zu einem Bezugspotential GND führt, daß in diesen Verbindungsleitungen Trennstellen (TA, TB, Tc) angeordnet sind, wobei durch das Durchtrennen keiner, einzelner oder aller Trennstellen (TA, TB, TC) das Widerstandsverhaltnis des Spannungsteilers und damit der Arbeitsbereich festlegbar ist2 Thermostat according to claim 1, characterized in that the area sensor (6) from an operational amplifier (V 30 ) and one of its inputs connected to a voltage divider forming resistor chain (R 3 ι, R 32 , R 33 , R 34 , R 3 s), whereby one line connection leads from the connection points of the resistors (R 32 / R 33 , R 33 / R 3 , R 34 / R 35 ) and from the free end of the last resistor (R 3 s) to a reference potential GND, that separating points (T A , T B , T c ) are arranged in these connecting lines, the resistance ratio of the voltage divider and thus the working range being able to be determined by cutting through none, individual or all separating points (T A , T B , T C )
3 Thermostat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Thermostat (1) einen Schaltdifferenzgeber (8) aufweist, mit dem die Schaltdifferenz des Thermostaten (1) unabhängig von seinem Arbeitsbereich einstellbar ist3 Thermostat according to claim 1 or 2, characterized in that the thermostat (1) has a switching differential generator (8) with which the switching differential of the thermostat (1) can be set independently of its working range
4 Thermostat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltdifferenzgeber (8) einen Operationsverstärker (V4o) und ein mit einem seiner Eingange verbundenes Widerstandsarray (R45, t6, R_ι7, ts) aufweist, daß in jedem der Zweige des Widerstandsarrays (R^, 6, - , R-ts) eine Trennstelle (TR, Ts, Tτ, Tu) angeordnet ist, wobei durch das Durchtrennen von Trennstellen (TR, Ts, Tτ, Tu) die Schaltdifferenz des Thermostaten festlegbar ist4 Thermostat according to claim 3, characterized in that the switching differential encoder (8) has an operational amplifier (V 4 o) and a resistor array connected to one of its inputs (R 45 , t 6 , R_ι 7 , ts) that in each of the branches of Resistance arrays (R ^, 6, -, R-ts) a separation point (T R , T s , T τ , Tu) is arranged, the switching difference by separating the separation points (T R , T s , T τ , Tu) of the thermostat can be determined
5 Thermostat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwerteinsteller (9) ein Potentiometer ist, das mit einem Treiber (10) verbunden ist, wobei der Treiber einen Operationsverstärker (V50) aufweist, an dessen einem Eingang in einer Verbindungsleitung zu einem weiteren Widerstand (Rs3) eine Trennstelle (Tz) angeordnet ist, wobei durch das Durchtrennen der Trennstelle (Tz) die Wirkung des Sollwerteinstellers (9) beeinflußbar ist5 Thermostat according to one of claims 1 to 4, characterized in that the setpoint adjuster (9) is a potentiometer which is connected to a driver (10), the driver having an operational amplifier (V 50 ), at whose one input in a connecting line to a further resistor (Rs 3 ) is arranged a separation point (Tz), the effect of the setpoint adjuster (9) being able to be influenced by cutting through the separation point (T z )
6. Thermostat nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der an den Thermostaten (1) anschließbare Temperaturfühler (3) aus einer Konstantstromquelle (4) gespeist wird, wobei diese Konstantstromquelle (4) mit der gleichen bipolaren Versorgungsspannung mit einem positiven Pol (+UB) und dem gemeinsamen Bezugspotential (GND) betrieben wird, mit der die übrigen Schaltungsteile des Thermostaten (1) betrieben werden, daß sie zwei Operationsverstärker (Vi, N2) aufweist, daß mittels einer an die Nersorgungsspannung (+UB) angeschlossenen6. Thermostat according to one of claims 1 to 5, characterized in that the thermostat (1) connectable temperature sensor (3) is fed from a constant current source (4), said constant current source (4) with the same bipolar supply voltage with a positive Pol (+ U B ) and the common reference potential (GND) is operated with which the other circuit parts of the thermostat (1) are operated, that it has two operational amplifiers (Vi, N 2 ) that by means of a to the supply voltage (+ U B ) connected
Eingangsschaltung (Ri, R2) eine Eingangsspannung (UE) erzeugbar ist, die dem nicht invertierenden Eingang des ersten Operationsverstärkers (Vi) zugeführt wird, daß der Ausgang des ersten Operationsverstärkers (Vi) über einen Ausgangswiderstand (R3) mit dem Ausgang (2) verbunden ist, an den der Temperaturfühler (3) anschließbar ist, daß der Ausgang des ersten Operationsverstärkers (Vi) über einen Ausgangsspannungsteiler, der aus weiteren Widerstanden (R^ R5) gebildet ist, mit dem gemeinsamen Bezugspotential (GΝD) verbunden ist, wobei der Schaltungspunkt zwischen dessen beiden Widerstanden ( i, R5) an den nicht invertierenden Eingang des zweiten Operationsverstärkers (V2) angeschlossen ist, daß der Ausgang (2) der Konstantstromquelle (4) über einen Ruckkopplungs- Spannungsteiler, der aus weiteren Widerstanden (Rβ, R7) gebildet ist, mit dem Ausgang des zweiten Operationsverstärkers (V2) verbunden ist, wobei der Schaltungspunkt zwischen dessen beiden Widerstanden (Rβ, R7) an den invertierenden Eingang des zweiten Operationsverstärkers (V2) angeschlossen ist, und daß der Ausgang des zweiten Operationsverstärkers (V2) direkt mit dem invertierenden Eingang des ersten Operationsverstärkers (Vi) verbunden ist Input circuit (Ri, R 2 ) an input voltage (U E ) can be generated, which is fed to the non-inverting input of the first operational amplifier (Vi), that the output of the first operational amplifier (Vi) via an output resistor (R 3 ) with the output ( 2), to which the temperature sensor (3) can be connected, that the output of the first operational amplifier (Vi) is connected to the common reference potential (GΝD) via an output voltage divider, which is formed from further resistors (R ^ R 5 ) , wherein the circuit point between its two resistors (i, R 5 ) is connected to the non-inverting input of the second operational amplifier (V 2 ), that the output (2) of the constant current source (4) via a feedback voltage divider, which consists of further resistors (Rβ, R 7 ) is formed, is connected to the output of the second operational amplifier (V 2 ), the switching point between the two resistors anden (Rβ, R 7 ) is connected to the inverting input of the second operational amplifier (V 2 ), and that the output of the second operational amplifier (V 2 ) is connected directly to the inverting input of the first operational amplifier (Vi)
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104216438A (en) * 2014-09-16 2014-12-17 江苏天诚车饰科技有限公司 Vehicle-mounted electronic temperature controller circuit device
IT201900016046A1 (en) * 2019-09-11 2021-03-11 Robertshaw Italy S R L ELECTRONIC THERMOSTAT

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4109196A (en) * 1976-12-03 1978-08-22 Honeywell Inc. Resistance measuring circuit
US4278872A (en) * 1979-07-30 1981-07-14 Food Automation-Service Techniques, Inc. Temperature controller with pulsed heating during idle
GB2124384A (en) * 1982-05-31 1984-02-15 Hideo Sugimori Electrical resistance thermometer
US4641778A (en) * 1985-04-08 1987-02-10 Robertshaw Controls Company Electronic water heater thermostat system
JPS6319002A (en) * 1986-07-11 1988-01-26 Omron Tateisi Electronics Co Temperature adjusting device
US4888471A (en) * 1986-02-04 1989-12-19 Compagnie D'electronique Et De Piezo-Electricite C.E.P.E. An improvement in a device for high accuracy thermal regulations of an enclosure
US5705792A (en) * 1996-03-18 1998-01-06 Robertshaw Controls Company Digital temperature sensing conditioning and safety system with current control
US5934554A (en) * 1996-07-19 1999-08-10 Siemens Building Technologies, Inc. Room temperature sensor and thermostat control device
EP0942271A1 (en) * 1998-03-10 1999-09-15 Oxford Instruments (Uk) Limited Improvements in resistance thermometry

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4109196A (en) * 1976-12-03 1978-08-22 Honeywell Inc. Resistance measuring circuit
US4278872A (en) * 1979-07-30 1981-07-14 Food Automation-Service Techniques, Inc. Temperature controller with pulsed heating during idle
GB2124384A (en) * 1982-05-31 1984-02-15 Hideo Sugimori Electrical resistance thermometer
US4641778A (en) * 1985-04-08 1987-02-10 Robertshaw Controls Company Electronic water heater thermostat system
US4888471A (en) * 1986-02-04 1989-12-19 Compagnie D'electronique Et De Piezo-Electricite C.E.P.E. An improvement in a device for high accuracy thermal regulations of an enclosure
JPS6319002A (en) * 1986-07-11 1988-01-26 Omron Tateisi Electronics Co Temperature adjusting device
US5705792A (en) * 1996-03-18 1998-01-06 Robertshaw Controls Company Digital temperature sensing conditioning and safety system with current control
US5934554A (en) * 1996-07-19 1999-08-10 Siemens Building Technologies, Inc. Room temperature sensor and thermostat control device
EP0942271A1 (en) * 1998-03-10 1999-09-15 Oxford Instruments (Uk) Limited Improvements in resistance thermometry

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 012, no. 224 (P - 721) 25 June 1988 (1988-06-25) *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104216438A (en) * 2014-09-16 2014-12-17 江苏天诚车饰科技有限公司 Vehicle-mounted electronic temperature controller circuit device
CN104216438B (en) * 2014-09-16 2016-07-06 江苏天诚车饰科技有限公司 A kind of vehicle electronics thermostat circuit device
IT201900016046A1 (en) * 2019-09-11 2021-03-11 Robertshaw Italy S R L ELECTRONIC THERMOSTAT

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AU4402701A (en) 2001-10-30

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