DE2054899A1

DE2054899A1 - Electronic temperature controller

Info

Publication number: DE2054899A1
Application number: DE19702054899
Authority: DE
Inventors: Willi 8501 Heroldsberg Thomas
Original assignee: Eberle Werke KG
Current assignee: Eberle Werke KG
Priority date: 1970-11-07
Filing date: 1970-11-07
Publication date: 1972-05-10

Description

Elektronischer Temperaturregler Die Erfindung bezieht sich auf einen elektronischen Temperaturregler in Brückenschaltung, der mehrere in Reihe geschaltete pn-Übergänge als Fühlerelement und eine vom Schaltzustand unabhängige, etwa konstante elektrische Last des Brückenverstärkers aufweist.Electronic temperature controller The invention relates to a Electronic temperature controller in a bridge circuit, with several connected in series pn junctions as a sensor element and one that is independent of the switching state and is approximately constant having electrical load of the bridge amplifier.

Elektronische Temperaturregler in Brückenschaltung sind bekannt. Zweipunktregler sind deshalb in der Weise aufgebaut, daß im allgemeinen die aus 4 Zweigen gebildete Brücke jeweils einen Temperatur fühler, einen Abgleichwiderstand, ein Einstellpotentiometer und einen Festwiderstand enthält. In der Brückendiagonale, zwischen je zwei Brückenzweigen liegt ein Brückenverstärker, an dessen Ausgang ein Relais oder dergleichen angeschlossen ist, in der anderen Brückendiagonale wird die Versorgungsspannung angeschlossen. Als Fühlerelement sind temperaturabhängige Heiß- oder Kaltleiterwiderstände bekannt. Es kann auch die Widerstandsänderung eines Metalldrahtes, insbesonderte aus Platin, dazu benutzt werden, Temperaturänderungen in elektrische Signale umzusetzen und deshalb als Fühler zu fungieren.Electronic temperature controllers in a bridge circuit are known. Two-point controller are therefore constructed in such a way that, in general, the four branches Bridge one temperature sensor, one balancing resistor, and one setting potentiometer and contains a fixed resistor. In the bridge diagonal, between each two bridge branches there is a bridge amplifier, at the output of which a relay or the like is connected the supply voltage is connected in the other bridge diagonal. Temperature-dependent hot or cold lead resistors are known as sensor elements. The change in resistance of a metal wire, in particular made of platinum, can also be can be used to convert temperature changes into electrical signals and therefore to act as a feeler.

Itti.CLeiter beispielsweise haben neben den geringen Abmessungen den Vorteil, daß die Temperaturabhängigkeit des Widerstandes relativ groß ist, so daß der Aufwand für den Brückenverstärker geringer ist als bei einem Temperaturregler mit Platinwiderstandsfühler. Temperaturregler mit Heißleiter-Widerstandsfühler haben den Nachteil, daß deren Abhängigkeit des Widerstandswertes von der Temperatur nicht nach einem einfachen mathematischen und für alle Fühlerelemente gleiche Funktion erfolgt und deshalb solche Regler einen nur begrenzten, nicht linearen Einstellbereich für Temperaturwerte aufweisen. Temperaturregler beispielsweise mit einem Einstellbereich von - 50 oC bis + 150 oC sind technisch nicht sinnvoll.Itti.C leaders, for example, have in addition to the minor Dimensions have the advantage that the temperature dependence of the resistance is relative is large, so that the cost of the bridge amplifier is less than that of one Temperature controller with platinum resistance sensor. Temperature controller with thermistor resistance sensor have the disadvantage that the resistance value depends on the temperature not according to a simple mathematical function that is the same for all sensor elements takes place and therefore such controllers only have a limited, non-linear setting range for temperature values. Temperature controller, for example, with a setting range from - 50 oC to + 150 oC are technically not sensible.

Temperaturregler mit Platin-Widerstandsfühler nützen zwar dem streng linearen Verlauf der Temperaturabhängigkeit des Widerstandswertes, aber der außerordentlich geringe physikalische Effekt erfordert einen komplizierten Aufwand im Brückenverstärker.Temperature regulators with platinum resistance sensors use this strictly linear course of the temperature dependence of the resistance value, but the extraordinary low physical effect requires a complicated effort in the bridge amplifier.

Aus der Physik der Halbleiter ist bekannt, daß die Temperaturabhängigkeit. der Strom-Spannungs-Kennlinie eines pn-lJbergangs in Flußrichtung streng linear temperaturabhängig ist, indem der Spannungswert in Flußrichtung bei einem definierten Strom sich mit wachsender Temperatur um etwa 2 mV pro oC verringert. Dieser Effekt wird beispielsweise dazu benutzt, um die Erwärmung von Halbleiterbauelementen selbst zu bestimmen. Die Anwendung von Halbleiter-pn-Übergängen als Temperatur fühler von elektronischen Temperaturreglern ist neuartig, wobei die Erfindung vor allem dahingehend weiter zu entwickeln ist, daß eine sogenannte Mehrfachdiode als Fühlerelement benutzt wird, bei der mehrere pn-Übergänge aneinandergereiht sind.From the physics of semiconductors it is known that the temperature dependence. the current-voltage characteristic of a pn-transition in the direction of flow is strictly linear is temperature-dependent, in that the voltage value in Direction of flow with a defined current, the temperature decreases by around 2 mV per oC. This effect is used, for example, to prevent the heating of semiconductor components to determine yourself. The use of semiconductor pn junctions as temperature sensors of electronic temperature controllers is novel, the invention being mainly is to be further developed to the effect that a so-called multiple diode as a sensor element is used in which several pn junctions are strung together.

Auf diese Weise wird vorteilhaft erreicht, daß die Genauigkeit des Temperaturreglers, beispielsweise bezogen auf die Schalttemperaturdifferenz als Kenngröße, durch die Zahl der im Fühler eingesetzten Dioden bzw.In this way it is advantageously achieved that the accuracy of the Temperature controller, for example based on the switching temperature difference as Characteristic value, through the number of diodes or diodes used in the sensor.

pn-Übergänge wählbar ist. Mit Hilfe dieser erfindungsgemäßen Anordnung ist der Aufbau eines Temperaturreglers mit geringen Fühlerabmessungen möglich, der einen großen linearen Temperaturbereich überstreicht.pn junctions can be selected. With the help of this arrangement according to the invention the construction of a temperature controller with small sensor dimensions is possible, the covers a wide linear temperature range.

Erfindungsgemäß wird deshalb ein elektronischer Temperaturregler in Brückenschaltung vorgeschlagen, bei dem das in einem Brückenzweig angeordnete Temperaturfühlerelement aus einem oder mehreren in Reihe geschalteten pn-Übergängen gebildet wird.According to the invention, therefore, an electronic temperature controller in Bridge circuit proposed in which the temperature sensor element arranged in a bridge branch is formed from one or more series-connected pn junctions.

Die Erfindung wird weiterhin dahingehend ausgestaltet, daß die in Reihe geschalteten pn-Übergänge eine in einem Gehäuse zusammengefaßte Einheit aus Halbleiterdioden bilden. Die Erfindung wird weiterhin darin gesehen, daß die Ausgangs seite des in der einen Brückendiagonale angeordneten Brückenverstärkers mit einer unabhängig vom Schaltzustand etwa konstanten elektrischen Last betrieben wird. Dies wird gemäß dem Erfindungsvorschlag dadurch erreicht, daß die Ausgangs seite des Brückenverstärkers aus einer Glühlampe und/oder einem anderen, ersten Widerstand und einem mit einem zweiten Arbeitswiderstand, insbesondere mit einem Relais verbundenen Transistor gebildet wird. In Weiterbildung des Erfindungsgedankens soll der Brückenverstärker an seiner Ausgangs seite am Verbindungspunkt zwischen dem ersten Arbeitswiderstand und dem Transistor, der zusammen mit dem zweiten Arbeitswiderstand eine Emitterfolgestufe bildet, angeschlossen sein.The invention is further developed in that the in Series switched pn junctions from a unit combined in one housing Form semiconductor diodes. The invention is also seen in the fact that the output side of the bridge amplifier arranged in one bridge diagonal with a is operated independently of the switching state approximately constant electrical load. this is achieved according to the inventive proposal in that the output side of the Bridge amplifier from an incandescent lamp and / or another, first resistor and one connected to a second working resistor, in particular to a relay Transistor is formed. In a further development of the inventive concept, the bridge amplifier on its output side at the connection point between the first working resistor and the transistor, which together with the second working resistor forms an emitter follower stage forms, be connected.

Schließlich wird ein weiterer wesentlicher Gedanke darin gesehen, daß die Spannungsversorgung der Brücke über einen an der zweiten Brückendiagonale angeschlossenen kapazitiven Spannungsteiler erfolgt, was insbesondere zu schaltungstechnischen Vorteilen in Zusammenhang mit der vom Schaltzustand des Brückenverstärkers unabhängigen, etwa konstanten elektrischen Last, führt.Finally, another essential thought is seen in that the voltage supply of the bridge via one on the second bridge diagonal connected capacitive voltage divider takes place, which is particularly to circuitry Advantages in connection with the independent of the switching state of the bridge amplifier, approximately constant electrical load.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert: An den Klemmen a und b wird die Versorgungsspannung angelegt. Über dem kapazitiven Spannungsteiler 14 mit dem Begrenzerwiderstand 13 und dem Schutzwiderstand 15 fällt ein Teil der angelegten Spannung ab, so daß eine geringe Restspannung an den Gleichrichter 16 gelangt und dort gleichgerichtet und durch den Kondensator 17 geglättet wird.The invention is illustrated below using an exemplary embodiment explained: The supply voltage is applied to terminals a and b. Above that capacitive voltage divider 14 with the limiter resistor 13 and the protective resistor 15 a part of the applied voltage drops, so that a small residual voltage occurs reaches the rectifier 16 and rectified there and through the capacitor 17 is smoothed.

Die Betriebsspannung für den Verstärker 5 und die Brücke (1 ... 4 und 10) wird über den Vorwiderstand 11 auf die Zenerdiode 12 geleitet, so daß zwischen den Punkten c und d eine weitgehend konstante Spannung herrscht.The operating voltage for the amplifier 5 and the bridge (1 ... 4 and 10) is passed through the series resistor 11 to the Zener diode 12, so that between a largely constant voltage prevails at points c and d.

Über den Brückenwiderstand 1 gelangt ein nahezu konstanter Strom an die Fühlerdiode 10, so daß an den Punkten e - d die Diffusionsspannung abfällt. Diese gelangt an den einen Eingang des Verstärkers 5. An dessen anderen EirlcJang gelangt eine Vergleichsspannung, welche itilt dem Abgleichwiderstand 4, dem Einstellpotentiometer 3 und dem Widerstand 2 eingestellt wird.An almost constant current arrives via the bridge resistor 1 the sensing diode 10, so that the diffusion voltage drops at points e - d. This arrives at one input of the amplifier 5. At the other EirlcJang A comparison voltage arrives, which itilts the balancing resistor 4, the setting potentiometer 3 and the resistor 2 is set.

Der Verstarker ist so geschaltet, daß bei größer werdender Temperatur (fallende Diffusionsspannung e - d) die Diagonalspannung e - f kleiner wird, so daß der Ausgang des Verstärkers 5 durchschaltet und die Anzeigelampe 8 sowie der Widerstand 7 bestromt werden. Über dem Mitkoppelwiderstand 6 wird die Spannungsminderung durch die Temperatur verstärkt, so daß das Umschalten sprungartig vonstatten geht.The amplifier is switched so that when the temperature increases (falling diffusion voltage e - d) the diagonal voltage e - f becomes smaller, see above that the Output of amplifier 5 switches through and the indicator lamp 8 and the resistor 7 are energized. About the positive feedback resistor 6 is the Voltage reduction intensified by the temperature, so that switching abruptly going on.

Über den Transistor 18 gelangt das Verstärkersignal an das Schaltrelais 9, das die Ausgangsschaltkontakte betätigt. Diese können beispielsweise eine Heizung einschalten, so daß die Temperatur wieder steigt und der Vorgang in umgekehrter Folge verläuft.The amplifier signal reaches the switching relay via transistor 18 9, which actuates the output switch contacts. These can, for example, be a heater switch on so that the temperature rises again and the process in reverse Episode runs.

Claims

Electronic temperature controller in bridge circuit, characterized in that that the temperature sensor element (10) arranged in a bridge branch (e - d) one or more series-connected pn junctions is formed.

2. Electronic temperature controller according to claim 1, characterized in that that the series-connected pn junctions (10) are combined in one housing Form a unit from semiconductor diodes.

3. Electronic temperature controller according to claim 1, characterized in that that the output side of the bridge amplifier arranged in one bridge diagonal (e - f) (5) operated with an approximately constant electrical load regardless of the switching state will.

4. Electronic temperature controller according to claim 3, characterized in that that the electrical load on the output side of the bridge amplifier (5) from a Incandescent lamp (8) and / or another, first resistor (7) and one with one second working resistor, in particular a relay (9), connected transistor (18) is bilet.

5. Electronic temperature controller according to claim 4, characterized in that that the bridge amplifier (5) on its output side at the connection point between the first working resistor (7) and the transistor (18), which together with the second Working resistor (9) forms an emitter follower stage, is connected.

6. Electronic temperature controller according to one or more of the preceding Claims, characterized in that the voltage supply of the bridge via a capacitive voltage divider connected to the second bridge diagonal (c - d) he follows.