DE2803829A1

DE2803829A1 - Temperaturueberwachungssystem

Info

Publication number: DE2803829A1
Application number: DE19782803829
Authority: DE
Inventors: Kurt Hakan Carlsson; Bengt Tony Lennart Lindstroem
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1977-02-10
Filing date: 1978-01-30
Publication date: 1978-12-14
Also published as: JPS5852415B2; DE2803829C3; FR2380653B1; SE404108B; FR2380653A1; DE2803829B2; US4197442A; SE7701487L; JPS53100281A; GB1600953A; CA1101965A

Description

ZPHN. 8808.

H.V. Philips¹6!öc!;::v^rJz;)".!"!i, uincivjVun ef deen/wjm.

"Temperaturüberwachungssystem".

Die Erfindung betrifft ein System für

die überwachung der Temperatur eines von einem ein— und ausschaltbaren Speisequelle gespeisten Teils, das eine Tempera turarif nähme anordnung mit einem mit dem zu überwachenden Teil mechanisch gekuppelten Temperatursensor, der eine mit der· Temperatur des zu überwachenden Teils variierende Ausgangs spannung liefert, und einen Vex'gleicher enthält, dem die erwähnte Ausgangsspannung und eine einer ReferenzspannungΒΙΟ quelle entnommene Referenzspannung zugeführt werden und der ein Ausgangssignal liefert, wenn die erwähnte Ausgangsspannung die Referenzapannung übersteigt.

809850/0578

ZPHN. 8808. 4-1-1978.

2803629

Dieses Ausgangssignal kann als Schaltsignal zum Abschalten der Speisequelle und/oder als Warnsignal benutzt werden.

Temperaturüberwachungssysteme der erwähnten Art sind bekannt und dienen zum Schützen des Teiles vor Beschädigungen, die auftreten können, wenn die Temperatur des Teiles die von einer Referenzspannung mit konstantem ¥ert bestimmten maximal zulässigen Temperatur übersteigt.

Die Praxis hat jedoch ergeben, dass ein derartiges Temperaturüberwachungssystem nicht unter allen Bedingungen zuverlässig ist. Genaue Untersuchungen haben erwiesen, dass solches eine Folge der dem System innewohnenden Trägheit ist, die im wesentlichen durch den mechanischen mit dem zu überwachenden Teil gekuppelten Temperatursensor verursacht wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Temperaturüberwachungsanordnung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die sich durch eine höhere Zuverlässigkeit unterscheidet.

Erfindungsgemäss ist eine derartige

Temperaturüberwachungsanordnung dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzspannungsquelle durch einen Funktionsgenerator gebildet wird, der stets zu dem Zeitpunkt startet, an dem die Speisequelle eingeschaltot wird, und der von diesem Zeitpunkt an eine

809850/0578

ZPHN. 8808. 4-1-1978.

Referenzspannung erzeugt, die zwischen einem bestimmten Anfangswert und einem nach bestimmter Zeit erreichten Endwert, der für die maximal zulässige Temperatur des zu überwachenden Teils bestimmend ist, variiert. Die erfindungsgemässe Anordnung kann zum Überwachen eines elektrischen Teils, zum Beispiel eines Transformators, benutzt werden, in dem ein Fehler, beispielsweise ein Kurzschluss, eine ungewöhnliche Erhöhung der Temperatur verursacht. Bei dieser Verwendung können die maximal zulässige Temperatur des zu überwachenden Teils und also der Referenzspannungsendwert ziemlich niedrig sein, da die Temperatur des Teils unter normalen Betriebsbedingungen nicht sehr hoch ansteigt.

Das erfindungsgemässe System eignet sich jedoch auch insbesondere zum überwachen von Teilen, deren Temperatur unter normalen Betriebsbedingungen sofort nach dem Einschalten der Speisequelle in einem gewissen Zeitraum von einem niedrigen Anfangswert nach einem wesentlich höheren, zulässigen Temperaturwert ansteigt. Ein solcher Fall liegt z.B. bei einem Mikrowellenherd vor. Das erfindungsgemässe System eignet sich daher besonders für Verwendung in einem Mikrowellenherd, um ihn vor Beschädigungen zu schützen, die auftreten können, wenn die Mikrowellenquelle eingeschaltet wird, während sich im Ofenraum keine energie-

809850/0578

ZPHN. 8808.

4-1-1Q78.

absorbierende Ladung befindet. Unter dieser ungewöhnlichen Betriebsbedingung werden, bestimmte Teile des Mikrowellenherdes sofort nach dem Einschalten der Mikrowellen-Energiequelle durch die dabei auftretende reflektierte Mikrowellenenergie in kurzer Zeit erheblich stärker erhitzt, als normal ist, und liefert das mit einem derartigen Teil gekoppelte System nach der Erfindung ein Ausgangssignal, das dazu benutzt werden kann, die Mikrowellenenergiezufuhr selbsttätig und kurzfristig nach dem Einschalten wieder auszuschalten, so dass Beschädigungen des Herdes vermieden werden.

Die zeitliche Schwankung im Wert der

Referenzspannung, die der Funktionsgenerator erzeugt, muss ungefähr der von der Temperaturaufnahmeanordnung erzeugten und vom Temperaturanstieg im überwachten

Herdteil abhängigen Spannung in einem normalen Betriebs· , zustand entsprechen, aber muss schon etwas höher sein als die Spannung, die die reelle Temperatur im Teil darstellt, so dass in diesem normalen Betriebszustand keine Warnung und/oder Abschaltung der Speisequelle erfolgt. Die vom Funktionsgenerator erzeugte Referenzspannung kann beispielsweise einen gestuften Verlauf haben oder nach einer ununterbrochene Funktion beispielsweise linear ansteigen. Durch die geeignete Wahl der Grosse des Anfangswertes und der Funktion, nach der die Referenzspannung auf den Endwert ansteigt,

809850/0578

ZPHN. 8808. 4-1-1978.

-Sf-

kann ein rechtzeitiges Abschalten der Speisequelle bei einer ungewöhnlichen Situation erreicht werden.

Bei wiederholtem Einschalten der Speisequelle des Teiles beispielsweise bei aufeinanderfol— genden Arbeitszyklen, kann die Anfangstemperatur des Teiles schwanken. Um eine derartige schwankende Anfangstemperatur auszugleichen und das Einstellen der Referenzspannung -auf den geeigneten Anfangswert zu ermöglichen, können Mittel vorgesehen werden, die zu dem Zeitpunkt, an dem die Speisequelle eingeschaltet

wird, den Anfangswert der Referenzspannung selbsttätig auf einen Wert einstellen, der in einem bestimmten festen Verhältnis zu der in diesem Augenblick von der Temperaturaufnahmeanordnung erzeugten Spannung steht. , 15 Ausführungsbeispiele und Diagramme der

Erfindung werden nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1a schematisch einen Schnitt durch einen Mikrowellenherd,

Fig. 1b ein Detail aus der Fig. 1a mit einem Temperatursensor, der in das erfindungsgemässe Temperaturüberwachungssystem aufgenommen ist,

Fig. 2a ein Blockschaltbild für ein erfindungsgemässes Temperaturübervachungssystem, Fig. 3 das entsprechende Blockschaltbild für ein Temperaturüberwachungssystem, dem eine Servo—

809850/057 6

ZPHN. 8808.

schleife zum selbsttätigen Einstellen auf den Anfangswert der Referenzspannung zugeordnet ist,

Pig. 4a, 4b, 4c, 4d und 4e mehrere Zeitdiagramme zur Erläuterung der Wirkungsweise des erfindungsgemässen Systems,

Fig. 5 ein vollständiges Schaltbild für ein erfindungsgemässes Temperaturüberwachungssystem, und

0 m,r Ί r*"h *~ίΤ3-£—£3-a_g-__Sjr-ffi.-f: om_^q ei r· To—JP-i o» ¹^ Τ^ί^ΓΓΊ din ΠΤΐ

In Fig. 1a bezeichnet 10 einen Ofenraum, ist 11 ein Magnetron mit Auskopplungsantenne 12 und ist 13 ein Wellenleiter, der dazu eingerichtet ist, die Mikrowellenenergie des Magnetrons einem im Ofenraum angeordneten Auskopplungssystem zuzuführen. Dieses Auskopplungssystem hat beim dargestellten Herd eine Form, wie sie mit weiteren Einzelheiten in der schwedischen Patentanmeldung 7512484-2 (PHN. 8582) beschrieben ist, und besteht aus einem Leitersystem 14, das unter einer Trägerplatte I5 angeordnet ist und einen zentralen Speisekontakt besitzt, an dem ein Metallstift 16, der aus dem Leitersystem herausragt, durch eine Öffnung I7 in der Bodenplatte des Raiimes bis in den Wellenleiter geht. Gegenüber der Öffnung 17 in der Bodenplatte des Raumes und dem Metallstift 16 ist ein Speisekegel 18 angeordnet, mit dem der

809850/0578

ZPHN. 8808. 4-1-1978.

-r-

Metallstift 16 in galvanischem Kontakt steht.

In Fig. 1b hat wie die Vergrösserung des Kontaktpunktes zwischen dem Metallstift 16 und dem kegelförmigen Teil 18 des Wellenleiters zeigt der Stift in dem dem Metallkegel zugewandten Ende ein mit Schraubgewinde versehenes Loch 19> in das ein Bolzen 20 eingeschraubt ist. Zwischen der Stirnfläche des Kegels und dem Kopf des Bolzens wird ein Ring 21 eingeklemmt, der mit einer Halterung 22 für eine Diode D versehen ist. Der Metallstift 16, die Stirnfläche des Metallkegels 18, der Bolzen 20 und der Ring 21 bilden einen guten Wärmeleiter und die Diode D fühlt die Temperatur des Metallstifts 16. Die Diode D bildet den Temperatursensor in einem erfindungsgemässen überwachungssystera, das den Mikrowellenherd vor Beschädigungen durch eine zu hohe Temperatur schützt, die auftreten kann, wenn der Herd in unbelastetem Zustand eingeschaltet wird.

Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild für ein erfindungsgemässesTemperaturüberwachungssystem. In Fig. 2 wird ein Temperatursensor, der beispielsweise durch die Diode aus Fig. 1b gebildet werden kann, durch den Block D und der Mikrowellenherd nach Fig. 1a, dessen Temperatur überwacht werden muss, durch den Block M dargestellt. Die Mikrowellenenergiequelle des Herdes ist mit V bezeichnet und ist mit Hilfe einer

809850/0578

ZPHN. 8808

4-1-1978.

A% 2803823

Sclialteinheit O ein- und ausschaltbar. Die Energiequelle wird eingeschaltet, wenn der Klemme S1 ein Startsignal zugeführt wird. Wird ein Signal an eine Klemme S2 gelegt, wird die Energiezufuhr zum Teil M unterbrochen. Der Temperatursensor D erzeugt eine von der Temperatur des Herdes M abhängige Spannung, die in einem Verstärker F verstärkt und einem Eingang eines Vergleichers J zugeführt wird. Der Sensor D und der Verstärker F bilden zusammen eine Temperatur— aufnähmeanordnung, deren Ausgangssignal f (t) dem Vergleicher zugeführt wird. Ein Signal f_(t), das aus einem Funktionsgenerator G abgegriffen wird, gelangt an einen zweiten Eingang des Vergleichers J. Der Funktionsffenerator wird durch ein der Klemme S3 zugeführtes Startsignal gestartet. Das Startsignal erreicht gleichzeitig die Klemmen S1 und S3j so dass der Funktionsgenerator im gleichen Augenblick startet, in dem der überwachte Teil M mit seiner Speisequelle verbunden wird. Im Vergleicher J wird das von der Tem— peraturaufnahmeaiiordnung erzeugte Signal f..(t) mit dem Referenzsignal f~(t) des Funktionsgenera tors verglichen und der Einfachheit halber sei dabei angenommen, dass der Vergleicher J eine Ausgangsspannung erzeugt, wenn f (t) grosser als f.(t) 1st, während im urngekehrten Full keine Spannung aus dem Vergleicher erhalten wird. Die Ausgangsspannung des Vergleichers gelangt

809850/0578

ZPHN. 8808.

- er-

an die Klemme S2 der Schalteiiiheit 0 und sorgt dafür, dass die Speisequelle abgeschaltet wird.

Im oberen Diagramm der Fig. h sind einige Beispiele spezifischer Formen des Ausgangs signals f₁(t) der Temperaturaufnahmeanordnung als eine Funktion der Zeit _t nach dem Einschaltmoment t dargestellt. Im Diagramm der Fig. ka stellen die Kurven k.. und k„ den Temperaturanstieg im abgetasteten Punkt für zwei verschiedene Ladungen im Herd dar, wenn von einem An— fangswert T ausgegangen wird, der einer normalen Raumtemperatur entspricht. Die Kurve k stellt den Temperaturanstieg im überwachten Punkt dar, wenn der Herdraurn leer ist, wobei ebenfalls von der normalen Raumtemperatur ausgegangen wird.

Im Diagramm der Fig. 'jb zeigt die Kurve kr den Temperaturanstieg im überwachten Punkt, wenn mit einer erhöhten Temperatur T ■ zum Zeitpunkt t , zu dem die Speisequelle eingeschaltet wird, gestartet wird. Die Temperaturbedingungen, die die Kurven k₁, kp und kr darstellen, dürfen nicht dazu führen, dass die Speisequelle abgeschaltet wird, während die Änderungen in der Temperatur, die die Kurve k_ darstellt, ein schnelles Abschalten der Speisequelle ergeben müssen.

Die Diagramme in F:ig. ^!c tind d zeigen zwei Beispiele der möglichen Variation des Referenz—

809850/0578

ZPHN". 8808. 4-1-1978.

signals f _ (t) des Funktionsgenerators G- in Fig. 2 in der Zeit nach dem Startzeitpunkt t . Entsprechend dem Diagramm der Fig. kc ändert sich das Referenzsignal schrittweise von einem Anfangswert T₁ über zwei Schritte nach oben auf einen Endwert T . Nach dem Diagramm in Fig. k<± steigt das Referenzsignal linear vom Anfangswert T zum Startzeitpunkt t auf den Endwert T„. In beiden Fällen entspricht der Anfangswert einer Temperatur, die etwas höher als die reelle Temperatur im überwachten Punkt zum Startzeitpunkt ist, um ein unerwünschtes Abschalten der Speisequelle zu vermeiden. Der Eiidwert des Referenzsignals entspricht der maximalen Temperatur·, die im überwachten Punkt zulässig ist.

Fif?· 3 zeigt eine Erweiterung der Anordnung nach Fig. 2, die einen Ausgleich für verschiedene Anfangs temperntüren schafft. In Fig. 3 erkennt man den tiberwachten Teil M, die Schalteinheit 0 mit Klemmen SI und S2, den Temperatursensor D, den Verstärker F und den Vergleicher J. Ausserdein ist der Funktionsgenerator G¹ dargestellt, aber dieser Generator hat zwei Ausgänge. Ein erster Eingang ist gemäss Fig. 2 mit einer Startklemme S3 verbunden, und ein erster Ausgang ist an den Vergle.icher J Eingeschlossen. Fig.

zeigt .'iiissordorii eine Scrvoregelschaltung SR mit zwei Eingängen, die einerseits mit einem zweiten Ausgang

809850/0578

ZPIIN. 8808. Z|_1_1978.

45- 2603828

des Verstärkers F und zum anderen mit einem zweiten Ausgang des Funktionsgenerators G¹ verbunden, sind. Der Ausgang der Servoregelschaltung SR ist mit einem zweiten Eingang des Funktionsgenerators G' verbunden. Die Servoregelschaltung SR hat ausserdem einen Regeleingang, der mit einer Klemme S^t verbunden ist.

Der Funktionsgenerator G' und die Servoregelschaltung SR bilden eine geschlossene Regelschleife, die wirksam ist, solange die Speisequelle nicht eingeschaltet ist. Die Wirkung bestellt darin, dass das Ausgangssignal fp(t) des Funktionsgenerators mit dem Ausgangs signal f.. (t) des Verstärkers F am Eingang der Servoregelschaltung SR verglichen wird.· Jede Abweichung zwischen den zwei Signalen am Eingang dex° Servoregelschaltung ergibt ein Fehlersignal, das der Funktionsgenerator G¹ derart regelt, dass die Abweichung auf Null abgeglichen wird. So wird erreicht, dass in der Zeit vor dem Einschalten der Speisequelle das Referenzsignal f„(t) stets gleich dem Ausgangssignal f (t) der Temperaturaufnalimeanordnung gehalten wird. Im Augenblick des Anlegens eines Startsignals an die Schalteinheit 0 zum Einschalten der Speisequelle und des Zuführens eines Startsignals zur Klemme S3 zum Starten des Funktionsgenerator^ G¹ erreicht ein Stopsignal die Klemme S^l , wodurch die Servoregelschaltung ausser Betrieb gesetzt wird. Zu diesem Zeitpunkt star-

809850/0578

ZPHN. 8808 4-1-1978.

46 2003829

tet der Funktionsgenerator die Erzeugung seines bestimmten, zeitlich ändernden Ausgangssignals, wobei von einem Anfangswert ausgegangen wird, der von dem beim Start herrschenden Temperaturzustand abhängig 5. ist, der durch den Wert von f₁(t) dargestellt wird.

Die Funktion ist in Fig. 4e angegeben,

in der die ausgezogene Linie das Referenzsignal f_(t) des Funktionsgenerators und die gestrichelte Linie das mit der Temperatur schwankende Ausgangssignal f₁(t) des Verstärkers F darstellt. Es wird davon ausgegangen, dass der überwachte Teil in der Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Arbeitszyklen abgekühlt wird, so dass die Kurve f₁(t) absinkt. In dieser Abkühlzeit folgt die Kurve f_(t) der Kurve f₁(t) mit einem bestimmten periodischen Abweichungsaufbau, wie er übertrieben in Fig. 4e dargestellt ist. Zum Startzeitpunkt t wird die Speisequelle eingeschaltet und die Regelung in der geschlossenen Schleife unterbrochen. Zu diesem Zeitpunkt t startet der Funktionsgenerator zur Lieferung seiner vorgegebenen Ausgangsfunktion, was im gegebenen Beispiel bedeutet, dass das Signal stufenweise mit einem bestimmten Wert Δ ansteigt, um zu vermeiden, das ein unerwünschtes Abschalten der Speisequelle erfolgt. Anschliessend ist das Ausgangssignal des Funktionsgenerators eine bestimmte Zeit konstant, wonach ein schrittweiser Anstieg des Signals

809850/0578

ZPHN. 8808.

- νί -

nach dem Endwert auftritt. In der gleichen Zeit steigt die Temperatur des überwachten Punkts an, wie es in der Kurve mit der strichpunktierten Linie angegeben wird. Im gegebenen Beispiel schneiden sich die Kurven 5· f (t) und f (t) zu dem Zeitpunkt t₁, wodurch die Speisequelle abgeschaltet wird.

Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform, bei

der der Funktionsgenerator eine Referenzspannung erzeugt, die sofort nach dem Einschalten eine bestimmte Zeit einen ersten Spannungswert besitzt, und anschliessend einen zweiten höheren Vert annimmt, der dem erwähnten Endwert entpsricht. Die Temperaturaufnahmeanordnung ist in dieser Fig. mit P bezeichnet und enthält einen von einer Diode gebildeten Temperatursensor D und einen Verstärker F. Die Temperatursensordiode D nach Fig. wird in der Durchlassrichtung über einen Widerstand R1 vorgespannt. Der VorwärtsSpannungsabfall U_ ist ein Mass für die Temperatur der Diode und ändert sich beispielsweise um etwa 2 mV pro C. Um eine möglichst grosse SpannungsSchwankung zu erreichen, wird das Signal XL·, über einen Widerstand R3 dem Minuseingang eines Operationsverstärkers A1 zugeführt, der über einen Widerstand R8 rückgekoppelt ist. Eine feste Referenzspannung, die ein Spannungsteiler R2, R5, Rö über einen Widerstand R^ erzeugt, gelangt an den anderen Eingang des Verstärkers A1. Die Teile A1 und

809850/0578

ZPHN. 8808. 4-1-1978.

R2-R8 in dem mit einer strichpunktierten Linie dargestellten Block bilden den Verstärker F. Die Ausgangsspannung U dieses Verstärkers ist ein Mass für die Temperatur des überwachten Punkts und steigt beispiels-5. weise mit 30 mV pro C an. Die Spannung U„ erreicht einerseits einen Spannungsgenerator R und zum anderen den Funktionsgenerator G sowie den Vergleicher J.

Der Funktionsgenerator G besteht aus einem Differenzverstärker A2, dessen Plusausgang die erwähnte temperaturabhängige Spannung U~ zugeführt wird und an dessen Minuseingang die Spannung erhält, die an einem Kondensator C1 erscheint. Der Ladungszustand des Kondensators C1 wird durch zwei an den Ausgang des Verstärkers A2 angeschlossene parallele Stromabzweige bestimmt, die je einen Transistor T1 bzw. T2 und einen Widerstand R9 bzw. R10 enthalten. Die Vorspannung für die Basiselektroden der Transistoren T1 und T2 wird aus dem Ausgang eines als Umkehrstufe arbeitenden Verstärkers A3 erhalten. Ein Startsignal erreicht über eine Startklemme St den Minuseingang des Verstärkers A3, während der Pluseingang eine feste Spannung erhält, die ein Spannungsteiler R11, R12 erzeugt. Die Startspannung an der Klemme St ist gleich NuJl im Zeitraum vor dem Starten des Mikrowelleiiherds und nimmt den ungefähren Wert +5 V an, wenn der Herd eingeschaltet wird. Die Ausgangsspeinnung

809850/0578

ZPHN. 8808.

des Verstärkers A3 ist die invertierte Spannung an St und beträgt daher 5 V vor dem Einschalten und 0 Volt beim Starten. Im erwähnten ersten Zeitraum, der sogenannten Bereitsschaftstellung, erzeugt der Verstärker y A3 eine, .positive Spannung, die an die Basen der Transistoren T1 und T2 über einen Yiderstand RI3 gelangt und hierdurch vird einer der Transistoren T1 oder T2 im leitenden Zustand gehalten. Yelcher der Transistoren T1 und T2 leitet, ist von der Spannung abhängig, die der Verstärker A2 in bezug auf die Spannung C1 liefert. Der Verstärker A2 erzeugt eine positive Spannung, beispielsweise 5 V, wenn die Spannung am Pluseingang höher als die Spannung am Minuseingang ist. Dieser Zustand tritt ein, wenn die temperaturabhängige Span— nung U„ des Verstärkers A1 die Spannung am Kondensator C1 übersteigt. Wenn die Spannung am Minuseingang höher als die Spannung am Pluseingang ist, erzeugt der Verstärker A2 die Spannung Null. Dies erfolgt, wenn U~ niedriger als die Spannung an C1 ist. Im erstgenannten Fall lädt sich der Kondensator C1 über den Transistor T2 auf; im letztgenannten Fall entlädt sich der Kondensator C1 über den Transistor T1. Für die Dauer der Erzeugung einer positiven Spannung durch die Umkehrstufe A3, d.h. in der Bereitsschaftstellung, wird der Kondensator C1 daher stets auf einer Spannung festgehalten, die durch abwechselndes Aufladen

809850/0578

ZPHN. 8808

und Entladen immer gleich U„ ist. Wenn die Umkehrstufe A3 die Spannung Null liefert, werden die beiden Transistoren T1 und T2 gesperrt und die Spannung U_ des Kondensators C1 bleibt ungeändert. Die Kondensator-5· spannung U_n erreicht den Vergleicher J, um als Referenzsignal in einem ersten Zeitraum sofort nach dem Einschalten des Herdes zu dienen. Jn dieser Zeit ist die Referenzspannung U₇₁ konstant und gleich dem Wert,

XV.

den U„ zum Startzeitpunkt hatte.

Der Spannungsgenerator R enthält einen Operationsverstärker Ak, der über einen Widerstand R14 rückgekoppelt ist. Die temperaturabhängige Spannung U_T erreicht über eine Spannungsteilerschaltung R15» Rio den Pluseingang des Verstärkers A4. Eine fest eingestellte Spannung U (\ , die einem Spannungsteilkreis R17j R18 entnommen wird, erreicht über einen Eingangswiderstand RI9 den Minuseingang des Verstärkers Ak. Die Widerstände R14...R19 sind derart bemessen, dass die Ausgangsspannung des Verstärkers Ak gleich U_T ^ = U_ - U ist. Die Spannung U.. wird so eingestellt, dass sie dem Temperaturanstieg entspricht, beispielweise in der Grössenordnung von 7 C, der in einem bestimmten Zeitratim erfolgt, beispielsweise in 30 Sektxnden, im Betjj-ieb mit einem leeren Herd. U„ ..

folgt daher U~, ist jedoch immer eine feste Grosse kleiner als U^. Die Spannung U~. erreicht den Ver-

809850/0578

_Λ. ZPHN. 8808.

*7 411978.

2803823

gleicher J, um als Temperaturanzeigesignal in einem ersten Zeitraum nach dem Starten des Herdes zu dienen.

Der Funktionsgenerator G enthält weiterhin einen Differenzverstärker A5, der durch eine Zeitschaltung mit einem Kondensator C2 geregelt wird. Der Kondensator C2 lädt sich über einen Widerstand R20 auf und entlädt sich über einen Widerstand R21 und eine Diode D1, die mit der Startklemme ST verbunden sind. Die Spannung am Kondensator C2 gelangt an den Pluseingang des Verstärkers A5, während eine Spannung, die einem Spannungsteiler R22, R23 entnommen wird, dem Minuseingang zugeführt wird. Der Verstärker A5 erzeugt die Ausgangsspannung 0, wenn die Spannung an seinem Pluseingang die Spannung an seinem Minuseingang unterschreitet. Wenn die Spannung am Pluseingang gleich der Spannung am Minuseingang oder höher ist, erzeugt der Verstärker A5 eine bestimmte maximale Spannung, die die maximal zulässige Temperatur darstellt. In der Bereitsschaftstellung, d.h. vor dem Starten des Magnetrons, führt die Startklemme ST, wie bereits erwähnt, eine Spannung Null. Der Kondensator C2 wird dabei stets über R21 und D1 im entladenen Zustand festgehalten, weil der Wert von R21 viel kleiner als der von R20 ist. Wenn das Magnetron gestartet wird, nimmt die Spannung an der Startklemme St einen positiven Wert an, beispielsweise + 5 V. Die Diode D1 wird dabei

809850/0578

ZPHN. 8808.

in den ungesättigten Zustand gebracht und die Aufladung von C2 über R2 wird gestartet. Solange die Kondensator-Spannung die Spannung am Minuseingang unterschreitet, ist die Ausgangsspannung von A 5 gleich Null. Wenn die 5- Kondensatorspannung gleich der Spannung am Minuseingang ist, steigt die Ausgangsspannung des Verstärkers A5 auf einen maximalen Wert U_M, der anschliessend aufrechterhalten wird. Die Ausgangs spannung TJ von A5 erreicht den Vergleicher J als Referenzspannung nach dem Zeitraum, den die Zeitschaltung C2, R20 bestimmt. Die Spannung U_M wird derart gewählt, dass sie der maximalen Temperatur entspricht, die der überwachte Punkt im Herd annehmen darf.

Der Vergleicher J besteht grundsätzlich aus zwei Eingangsverstärkern A6 und A7 und einem Endverstärker AS. Alle Verstärker erzeugen eine hohe Ausgangsspannung, wenn der Pluseingang eine höhere Spannung als der Minuseingang hat. In allen anderen Fällen eine niedrige Spannung, beispielsweise gleich Null. Der erste Verstärker Αβ erhält an seinem Pluseingang die Spannung U„, die am Kondensator C1 erscheint. Wie bereits erwähnt folgt diese Spannung im Zeitraum vor dem Starten des Plerdes der Spannung U„, die die Temperatur axigib t, und diese Spannung wird nach dem Starten des Herdes auf dem Wert verriegelt, den U„ im Startaugenblick hatte. An seinem

809850/0578

ZPHN. 8808.

4-1-1978.

23 2803029

Minuseingang erhält der Verstärker A6 die Differenzspannung U__A = U. - U die die um eine feste Grosse ¹A t ^

herabgesetzte abgetastete Temperatur darstellt.

Der zweite Eingangsverstärker A7 erhält 5" an seinem Pluseingang die erwähnte Spannung TL, des Verstärkers A5, die die Zeitschaltung C2, R20 regelt, welche Spannung nach dem Start in einem bestimmten Zeitraum, beispielsweise 30 Sek. einen hohen Wert annimmt. Am Minuseingang erhält der Verstärker A7 die Ausgangsspannung U„ des Verstärkers F, die die Temperatur angibt.

Die zwei Eingangsverstärker A6 und A7b

sind mit je ihren Ausgängen über einen Widerstand R24 und R25 mit dem Minuseingang des Endverstärkers A8 ver— bunden. Dieser Minuseingang ist über einen Widerstand R26 ebenfalls mit der positiven Klemme einer Spannungs— quelle vei-bunden. Der Verstärker A8 erhält an seinem Pluseingang eine feste Spannung, die einem Spannungsteiler R27, R28 entnommen wird. Die Widerstände R24...

R28 sind derart bemessen, dass die Spannung am Minuseingang des Endverstärkers A8 die Spannung am Pluseingang übersteigt und infolgedessen ist die Ausgangsspannung des Verstärkers A8 niedrig, wenn einer der Verstärker A6, A7 eine hohe Ausgangsspannung erzeugt.

Erst wenn die beiden Verstärker A6 und A7 eine niedrige Spannung erzeugen, untersteigt die Spannung am Minus-

809850/0578

ZPHN. 8808. 4-1-1978.

- «er -

eingang des Verstärkers A8 die Spannung am Pluseingang, so dass die Ausgangsspannung hoch. wird. Das Umschalten von einer niedrigen auf eine hohe Spannung am Ausgang des Verstärkers A8 leitet die Unterbrechung der 7er-5. bindung des Magnetrons des Herdes ein.

Die Wirkungsweise der Schaltung ist wie folgt.

In einem Zeitraum vor dem Starten des

Herdes, in der sogenannten Bereitsschaftstellung, wird Speisespannung an die in Fig. 5 dargestellten Schaltung gelegt, aber das Magnetron ist nicht eingeschaltet. Die Spannung an der Klemme St ist gleich Null und der Kondensator C 2 wird über D1 und R21 im entladenen Zustand festgehalten. Die Spannung U₇₁ an C1 folgt der

ti Spannung U_T, während die Ausgangsspannung U_M des Verstärkers A5 gleich Null ist. Die Ausgangsspannung des Verstärkers A6 ist hoch und die des Verstärkers A7 niedrig, so dass die Ausgangsspannung des Verstärkers A8 niedrig gehalten wird. "Wenn der Herd durch das Ein— schalten des Magnetrons gestartet wird, beträgt die Spannung an der Startklemme St etwa +5 Volt. Die Diode D1 wird gesperrt, so dass das Aufladen des Kondensators C2 startet. Die Spannung U_n an C₁ wird

Ja. I

gleichzeitig auf dem Wert verriegelt, den die temperaturabhängige Spannung U,„ zum Startzeitpunkt hatte.

Im Zeitraum sofort nach dem Starten ist die Ausgangs—

809850/0570

ZPHN. 8808.

spannung U„ des Verstärkers A 5 noch immer niedrig, sowie auch die Ausgangsspannung des Verstärkers AJ, während die Ausgangsspannung des Verstärkers A6 hoch ist. Die Ausgangsspannung des Endverstärkers A8 ist 5' niedrig. Dieser Zustand wird normalerweise andauern, solange der Kondensator C2 eine niedrigere Spannung hat als die dem Minuseingang des Verstärkers A5 zugeführte Spannung. Diese Zeitdauer kann beispielsweise etwa 30 Sekunden sein. Wenn in diesem Zeitraum die Spannung U„ . weiter ansteigen würde als der ursprüngliche Unterschied XJ zwischen den Spannungen U~ und U~, wird die Ausgangs spannung des Verstärkers A6 niedrig. Die beiden Verstärker A6 und A7 führen dabei eine niedrige Ausgangsspannung und die Ausgangsspannung des Verstärkers A8 wird hoch. Der Herd wird abgeschaltet. Dies geschieht, wenn die Temperatur im abgetasteten Punkt und also die temperaturabhängige Spannung U- in den ersten 30 Sekunden über U ansteigt, beispielsweise entsprechend 7 C.

Venn in diesem Zeitraum die Abschaltung nicht auftritt, wird die Spannung U_M nach etwa 3° Sekunden und also auch die Ausgangsspannung des Verstärkers A7 hoch. Die Temperatur im abgetasteten Punkt und daher die Spannungen U_, und U„.· steigen ununterbrochen an. Nachdem der Herd einige Zeit gearbeitet hat, wird die Ausgangsspannung des Verstärkers A6

809850/0578

ZPHN. 8808.

dadurch niedrig, dass die Spannung U„_A am Minuseingang die verriegelte Spannung IL₃ am Pluseingang des Yer-

XX.

stärkers A6 übersteigt. Die Ausgangsspannung des Verstärkers A8 wird jedoch niedrig gehalten, -weil die 5· Ausgangsspannung des Verstärkers A7 jetzt hoch ist. Dieser Zustand dauert normalerweise an, bis der Arbeitszyklus beendet worden ist und der Herd durch den normalerweise vorhandenen Zeitsteueranordnung abgeschaltet wird, der die Dauer des Arbeitszyklus steuert. Sollte jedoch die Temperatur des abgetasteten Punktes vor dem Beenden des Arbeltszyklus die maximal zulässige Temperatur überschreiten, so wird die Ausgangsspannung des Verstärkers A7 niedrig und die Aus — gangsspannung des Verstärkers A8 hoch. Das Magnetron wird dabei selbsttätig abgeschaltet, bevor der Arbeitszyklus abgelaufen ist.

809850/0578

Leerseite

Claims

ZPHN. 8808. 4-1-1978.

2803823

PATE N T- ANSPRUCH E ■

/ 1 .J System zum überwachen der Temperatur

eines elektrischen Teils, der durch eine ein— und ausschaltbare Speisequelle gespeist wird, welches System eine Temperaturaufnahmeanordnung mit einem mit dem zu überwachenden Teil mechanisch gekuppelten Temperatursensor, der eine mit der Temperatur des zu überwachenden Teils variierende Ausgangsspannung liefert, und einen Vergleicher enthält, dem die erwähnte Ausgangsspannung und eine einer Referenzspannungsquelle entnommene Referenzspannung zugeführt werden, und der ein Ausgangssignal liefert, wenn die genannte Ausgangsspannung die Referenzspannung übersteigt, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenz— Spannungsquelle durch einen Funktionsgenerator gebildet wird, der stets zu dem Zeitpunkt gestartet wird, zu dem die Speisequelle eingeschaltet wird, und von diesem Zeitpunkt an eine Referenzspannung erzeugt, die zeitlich zwischen einem bestimmten Anfangswert und einem nach bestimmter Zeit erreichten Endwert, der für die maximal zulässige Temperatur des zu überwachenden Teils bestimmend ist, variiert. 2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangssignal des Vergleichers zum Abschalten der Speisequelle benutzt wird.

809850/0578

„ ZPHN. 8808.

4-1-1978.

2 6 U 3 θ 2 3

3· System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anordnung vorgesehen ist, die den Anfangswert der Referenzspannung selbsttätig auf einen Wert bringt, der in einem bestimmten festen Verhältnis mit dem Wert der Ausgangsspannung der Temperaturaufnahmeanordnung zu dem Zeitpunkt steht, zu dem die Speisequelle eingeschaltet wird.

h. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das vom Funktionsgenerator erzeugte Referenzsignal ununterbrochen von einem Anfangswert auf einen Endwert nach einer bestimmten Funktion beispielsweise linear ansteigt.

5· System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Funktionsgenerator erzeugte Referenzspannung einen stufenförmigen Verlauf mit mindestens einer, eine bestimmte Zeit nach dem Zeitpunkt des Einschaltens der Speisequelle auftretenden schrittweisen Erhöhung der Referenzspannung von einem ersten Wert auf den Endwert hat.

6. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Funktionsgenerator erzeugte Referenzspannung sofort nach dem Einschalten eine bestimmte Zeit einen ersten Spanmmgswert hat, um anschliessend einen zweiten höheren Wert entsprechend dem erwähnten Endwert anzunehmen.

7· System nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, dass der Funktionsgenerator einen ersten

809850/0576

- ZPHN. 8808.

97

2803S29

Spannungsgenerator, der eine erste Ausgangsspannung U_n erzeugt, deren Wert gleich, der temperaturabhängigen

Ausgangsspannung U„ der Temperaturaufnahmeanordnung zum Zeitpunkt des Einschaltens ist, und einen zweiten Spannungsgenerator mit einer Zeitschaltung enthält, die dafür sorgt, dass dieser zweite Spannungsgenerator eine bestimmte Zeit nach dem Zeitpunkt des Einschaltens eine zweite Ausgangsspannung TL, erzeugt, deren ¥ert dem erwähnten Endwert entspricht, und dass die erwähnte erste und zweite Generatorausgangsspannung als Referenzspannung dem Vergleicher zugeführt werden. 8. System nach Anspruch 7j dadurch gekennzeichnet, dass das System mit einem dritten Spannungsgenerator ausgerüstet ist, der eine Ausgangsspannung U_, erzeugt, deren Wert gleich der temperaturabhängigen Ausgangsspannung U„ der Temperaturaufnahmeanordnung verringert mit einem festen Spannungswert U, ist, und dass der Vergleicher einen ersten Diff-erenzverstärker, in dem die Ausgangs spannung U₁, des ersten Spannungsgenerators mit der Ausgangsspannung U. des dritten Spannungsgenerators verglichen wird, und einen zweiten Differenzverstärker, in dem die temperaturabhängige Ausgangsspannung U„ der Temperaturaufnahmeanordnung mit der Ausgangs spannung U.. des erwähnten zweiten Spannungsgenerators verglichen wird, sowie einen dritten Differenzverstärker enthält, der mit den Ausgängen des erwähnten ersten und zweiten Diffe-

δ lfc^SSatyffEtf 8

ZPHN. 8808. 4-1-1978.

renzverstärkers gekoppelt ist und nur dann eine Ausgangsspannung erzeugt, wenn die Ausgangsspannung des ersten und des zweiten Differenzverstärkers beide niedrig sind.

9· System nach einem der vorangehenden

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das System in einem Mikrowellenherd verwendet wird, um ihn vor Beschädigungen durch überhitzung bestimmter Teile infolge eines unbelasteten Einschaltens der Mikrowellenquelle zu schützen.

809850/0578