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DE2936890A1 - Temperaturregelung fuer elektrische oberflaechenheizung - Google Patents

Temperaturregelung fuer elektrische oberflaechenheizung

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Publication number
DE2936890A1
DE2936890A1 DE19792936890 DE2936890A DE2936890A1 DE 2936890 A1 DE2936890 A1 DE 2936890A1 DE 19792936890 DE19792936890 DE 19792936890 DE 2936890 A DE2936890 A DE 2936890A DE 2936890 A1 DE2936890 A1 DE 2936890A1
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DE
Germany
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heating element
sensor electrode
temperature sensor
voltage
temperature
Prior art date
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DE19792936890
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English (en)
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DE2936890C2 (de
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Terumi Endo
Hitoshi Hukagawa
Masayuki Naruo
Isao Shimada
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Publication date
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Description

ε s c η η ε γ β υ ν g
Die Ki t J udung LuLf i tit vino Temporal ur rege 1 iniq für elektrisch ο Ober f 1 a c he η he l zumjen aus au t e i ι windel gesch i ch t e ten Ldijt'ii mit einem He i ze 1 einent und einer Temper atur ί ühlereli'kLiudu, wobei das Heizelement an beiden Anschlüssen mit einer Notzwechselstroinquei Ie verbindbar ist.
Elektrische Über f lüchenhei'zunqen aus au f e Lnanderqeschichteten Lagen sind bereits bekannt. Als Beispiel ist in Fiq. 1 der beiqef üg ten /,eichnunq eine hei kömml iche elektrische Oberflächenheizung Λ im Querschnitt gezeigt, bei der Isoiierlaqen 4 auf beiden Oberflächen einer Laqe aus in Reihe gescha 1 teton Dünnscli icht-lleizelenienLen 1 aufgeschiehLeL sind; auf eine der Isolierschichten 4 sind nacheinander auf qeschiehtet eine Temperatur fühlerelektrode 3a, z. B. au.'-. Aluminiumfolie, und ein würiueeiupf indl iches Element 2, das qeluLdet ist aus einer elektrisch halblelLenden Plastiktolie,wie z. B. Nylonharz,und eine neqative Impedanz-'i'emperaturcharakter ist ik aufweist. Lino weitere Temporaturf ühlerelek trode 3b ist auf dar. wärmeempfindliche Element 2 aufqeleqt, die iiiiL einer weiLeren Isolierschicht 4 bedeckt ist. Beim c'iobrauch dieser Heizung A wird eine Spannung an ilen zwei ΊΊ·ιιιρι·ι al u r f ühl erelektroden 3a und Jb angelegt, welche das warmeempfindIiche Element 2 zwischen sich aufnehmen; I liipodanzänderungen des wärineeiupf j nd 1 ichen RlcMnents werden erfaßt, um «lie Temperatur der Heizelemente I zu bestimmen und zu regeln.
Bei dieser herkömmlichen elektrischen Oberflächenheizung wird an den Temperaturfühlerelektroden 3a und 3b eine Spannung derselben Frequenz wie die des an die Heizelemente 1 angelegten Netzstromes angelegt.
Die Oberflächenheizung der in Fig. 1 gezeigten Art hat einen komplizierten Aufbau, der hohe Herstellungskosten
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verursacht. Ks wurden daher bereits Oberflächenheizungen mit einfacherem Aufbau vorgeschlagen, wie sie in den Fig. und 3 gezeigt sind.
Die in Fig. 2 dargestellte Oberflächenheizung enthält nacheinander aufgeschichtet eine Isolierschicht 4, eine Schicht aus Heizelementen 1, ein wärmeempfindliches Element 2, eine Temperaturfühlerelektrode 3 und eine weitere Isolierschicht 4. Die in Fig. 3 gezeigte Heizung hat im wesentlichen denselben Aufbau, außer daß die Temperaturfühlerelektroden 31 in derselben Form und derselben Anzahl wie die Heizelemente 1 vorgesehen und gegenüber den Heizelementen 1 angeordnet sind. Bei diesen Oberflächenheizungen nach Fig. 2 und Fig. 3 wird eine Signalspannung zur Ermittlung der Impedanzänderung des wärmeempfindlichen Elements 2 zwischen der Temperaturfühlerelektrode 3 bzw. den Temperaturfühlerelektroden 31 und den Heizelementen 1 angelegt.
Die Heizungen nach Figuren 2 und 3 haben einen einfacheren Aufbau als die Heizung nach Fig. 1 und zeichnen sich daher durch niedrigere Herstellungskosten aus. In Verbindung mit verschiedenen Temperaturregelsystemen haben sie in jüngster Zeit weite Verbreitung gefunden. Da aber bei all diesen Temperaturregelsystemen das Meßsignal zur Ermittlung der Iinpedanzänderungen dieselbe Frequenz hat wie das Wechselstromnetz, entsteht die Schwierigkeit, daß durch die an die Heizelement^ 1 angelegte Netzwechselspannunq etwa die halbe Netzwechselspannung auch an der Temperaturfühlerelektrode 3 bzw. den Temperaturfühlerelektroden 31 angelegt wird, welche über das wärmeempfindliche Element 2 mit den Heizelementen gekoppelt sind; durch diese Spannung v/ird das zwischen den Heizelementen 1 und der Elektrode 3 bzw. den Elektroden 31 angelegte Meßsignal beeinflußt. Wenn ein Kurzschluß auftritt, z. B. durch eine Metallnadel oder
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dgl . , die durch die Tc^niporat ur f ühlerel ekt rode und etwa den mittleren Teil der Heizelemente durchgesteckt wird, der sich dann auf demselben Potential befindet wir die Temperaturfühlerelektrode, oder wenn eine örtliche überhitzung an dieser Stelle wegen einer äußeren Wärmeisolierung auftritt, z. B. durch ein darüberqelegtes Kissen od. dgl., so können Änderungen des Mcßsignals zur Feststellung der ImpedanzäiKk ιung nicht mehr erfaßt werden. Zur Behebung dieser Schwierigkeiten sind die Temperaturregelungen mit Leckstrom-Detektorschaltungen versehen, wodurch sie trotz der niedrigeren Kosten für die Heizplatten beträchtlich verteuert werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Temperaturregelsystem für elektrische Oberflächenheizungen zu schaffen, bei dem das Heizelement als Temperaturfühlerelektrode verwendet werden kann, jedoch durch Einflüsse der Netzwechselspannung keine Betriebsstörungen aultreten können. Dabei soll auch vermieden werden, daß aufgrund von Kurzschlüssen eine Gefährdung durch elektrische Stromstöße entsteht. Ferner soll die Temperaturregelung Uberhitzungen selbst dann vermeiden, wenn die Schaltkontakte der Heizelemente zusammengeschweißt sind und daher dauernd geschlossen bleiben oder wenn ein Schaltkreis od. dgl. fehlerhaft wird.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung sowie aus der Zeichnung. In dt ι Zeichnung zeigen;
Fig. 1 einen Querschnitt einer herkömmlichen elektrischen Oberflächenheizung;
Fig. 2 und 3 jeweils einen Querschnitt einer anderen Ausführungsform von elektrischen Oberflächen-
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heizungen, wie sie derzeit verbreitet verwendet werden und zur Anwendung im Zusammenhang mit der Erfindung geeignet sind;
Fig. 4 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Temperaturregelung;
Fig. 5 eine Grafik der Beziehung zwischen Temperaturänderungen der Oberflächenheizung und der Impedanzänderung des wärmeempfindlichen Elements derselben;
Fig. 6 eine Ausführungsform einer Oszillatorschaltung für die in Fig. 4 gezeigte Temperaturregelung;
Fig. 7 und 8 Ausführungsformen einer Kopplungsschaltung zur Ankopplung der Oszillatorschaltung an eine Schalteinrichtung bei der Temperaturregelung nach Fig. 4;
Fig. 9 eine Ausführungsform der Schalteinrichtung bei der Temperaturregelung nach Fig. 4; und
Fig. 1OA und 1OB ein Schaltbild einer praktischen Ausführungsform der Temperaturregelung.
Es wird nun auf Fig. 4 Bezug genommen. Die Temperaturregelung der elektrischen Oberflächenheizung enthält eine Netzwechselstromquelle 6, eine Gleichstrom-Versorgungsschaltung 7, eine Oszillatorschaltung 8, eine Kopplungsschaltung 9, eine Schalteinrichtung 10, eine von den Ausgangssignalen der Schalteinrichtung 10 angesteuerte Relaiswicklung Ry sowie Steuerkontakte 12, die durch Beaufschlagung der Relaiswicklung Ry geöffnet bzw. geschlossen werden können.
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Eine elektrische Oberflächenheizung A enthält ein Heizelement 21, eine Temperaturfühlerelektrode 23 und ein dazwischen angeordnetes wärmeempfindliches Element 22. Das Heizelement 21 ist an seinen beiden Anschlüssen über die Steuerkontakte 12 mit der Netzwechselstromquelle 6 verbunden. Die Oszillatorschaltung 8, die durch Gleichstrom aus der Gleichstrom-Versoryungsquelle 7 gespeist wird, erzeugt eine Signalspannung einer Frequenz, die von der Netzfrequenz verschieden ist und z. B. 500 - 1000 Hz beträgt; diese Signalspannung wild an die Kopplungsschaltung 9 angelegt. Diese Kopplungsschaltung 9 legt die Signalspannung zwischen das Heizelement 21 und die Temperaturfühlerelektrode 23 an, die dem Heizelement 21 und dem dazwischenliegenden wärmeempfindlichen Element 22 gegenüberliegt; die Kopplungsschaltung 9 vermittelt jegliche Änderung der Signalspannung zwischen der Temperaturfühlerelektrode 23 und dem Heizelement 21 aufgrund von temperaturabhängigen Impedanzänderungen des wärmeenipfindlichon Elements 2 an die Schalteinrichtung 10. In der Schalteinrichtung 10 wird die Änderung der Signalspannung, welche eine Temperaturänderung des Heizelements 21 repräsentiert, als Information gewonnen; wenn die Temperatur des Heizelements 21 einen oberen eingestellten Wert überschreitet, aber auch in Störungsfällen, wenn z. B. ein leitender Stift wie eine Nadel od. dgl. in die Oberflächenheizung eingesteckt wird und einen Kurzschluß zwischen der Temperaturfühlerelektrode 23 und dem Heizelement 21 verursacht, so wird die Relaiswicklung Ry angesteuert, um die Steuerkontakte 12 zu öffnen. Wenn die Temperatur der Heizung unter einen unteren Einstellwert abfällt, so werden hingegen die Steuerkontakte 12 über die Relaiswicklung Ry geschlossen, so daß das Heizelement 21 von der Netzwcchselstromquelle gespeist wird.
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Fig. 5 zeigt die Beziehung zwischen der Temperaturänderung und der Inipedanzänderung. Halbleitendes Nylon od. d>|l. mit negativer Temperaturcharakteristik wird als wärmeempfindliches Element verwendet, so daß die Impedanz an der Temperaturfühlerelektrode mit ansteigender Temperatur abniiiuut, wie aus Fig. 5 hervorgeht.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele des Blockschaltbilds nach Fig. 4 beschrieben.
Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform der Oszillatorschaltung 8, die als Colpitts-Oszi1lutor bekannt ist und auf einer Frequenz schwingt, die durch die Induktivität der Spule L und die Kapazität der Kondensatoren C7 und C„ bestimmt wird. Die Ausgangsschwingung fällt an den Anschlüssen eines Emitterwiderstandes K eines Transistors Q1 ab und wird der Kopplungsschaltung 9 über einen Koppelkondensator C„ zugeführt.
Fig. 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Kopplungsschaltung (J, bei der die Signalspannung, die eine andere Frequenz als die Netzfrequenz aufweist und das Ausgangssignal der Oszillatorschaltung 8 bildet, durch einen Transformator T1 getrennt wird und der Temperaturfühlerelektrode 23 über die Primärwicklung eines Transformators T„ zugeführt wird. Der Transformator Ί' ist auf der Sekundärseite mit einem Anschluß über Kondensatoren C. und C~ mit den Stromversorgungsleitungen des Heizelements 21 verbunden, und am anderen Ende über die Primärwicklung des Transformators T«, mit der Temperaturfühlerelektrode 23. Die sekundärseitige Wicklung dieses Transformators T„ bildet einen Parallelresonanzkreis für die Frequenz des Oszillators 8 mit dem Kondensator C, und schwingt mit der Frequenzzusammensetzung der Signalspannung. In der Primärwicklung des Transformators T2 wird eine Signalspannung gewonnen, die bestimmt ist durch
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das Verhältnis der Impedanz des wärmeempfindlichen Elements 22 zu dem Wert der Resonanz impedanz der Sekundärseite des Transiormators T„ , übersetzt auf die Primärseite, gleichzeitig mit den Signalspannungen, die über den Transformator T1 zwischen der Temperaturfühlerelektrode 23 und dem Heizelement 21 angelegt werden. Diese Signalspannung wird auf die Sekundärseite des Transformators T„ übertragen und der Schalteinrichtung 10 zugeführt. Die Kondensatoren C1 und C~ wirken in diesem Fall als Koppelkondensatoren, deren Impedanz für die Frequenz der Signalspannung niedrig, für die Netzfrequenz jedoch hoch ist.
Fig. 8 zeigt eine andere Ausführungsform der Kopplungsschaltung 9, bei der die Signalspannung als Ausgangsspannung der Oszillatorschaltung 8 mit von der Netzfrequenz verschiedener Frequenz zwischen der Temperaturfühlerelektrode 23 und dem Heizelement 21 gelegt wird, und zwar über einen Transformator T . Dieser Transformator T^ ist an einem Ende seiner Sekundärwicklung über einen Kondensator C. mit einer Stromversorgungsleitung und am anderen Ende über einen veränderlichen Widerstand VR mit der Temperaturfühlerelektrode 23 verbunden. Zwischen der Temperaturfühlerelektrode 23 und dem Heizelement 21 liegt ferner die Primärwicklung eines Transformators T., der durch einen parallel geschalteten Kondensator Cfi auf der Sekundärseite in Resonanz versetzt wird. Die Sekundärseite des Transformators T. hat eine Resonanzimpedanz, die bei der Frequenz der Signalspannung ausreichend höher ist als die Impedanz des temperaturempfindlichen Elements Eine Spannung, deren Größe durch das Spannungsteilerverhältnis des Widerstandswertes des variablen Widerstandes VR und der Impedanz des wärmeempfindlichen Elements 22 bestimmt wird, wird der zwischen der Temperaturfühlerelektrode 23 und dem Heizelement 21 angelegten Signalspannung
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hinzugefügt. Die Impedanzänderung aufgrund von Temperaturänderungen des wärmeempfindlichen Elements 22 wird der Schalteinrichtung 1O über den Transformator T. vermittelt, und zwar als Änderung der Signalspannung. Der eingestellte Temperaturbereich kann durch den variablen Widerstand VR bestimmt werden. Bei einer Unterbrechung des Eingangssignals des Transformators T. durch eine Unterbrechung zwischen der Temperaturfühlerelektrode und dem Transformator T, oder zwischen der Temperaturfühlerelektrode 23 und dem Transformator T., oder auch bei einem Bruch der Temperaturfühlerelektrode selbst sowie bei einem Kurzschluß zwischen dem Heizelement 21 und der Temperaturfühlerelektrode 23 wird die Schalteinrichtung 10 aktiviert und öffnet die Steuerkontakte 12.
Fig. 9 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Schalteinrichtung 10, bei der die aus der beschriebenen Kopplungsschaltung 9 gewonnene Signalspannung durch eine Diode D1 gleichgerichtet und einen Kondensator C.„ geglättet wird; diese Spannung wird dann einem Vergleicher 13 zugeführt. Dieser Vergleicher 13 schaltet seinen Ausgang auf Digitalpegel L oder H, in Abhängigkeit von der Höhe der Signalspannung, entsprechend der Temperatur des Heizelementes, zur Ansteuerung der Relaiswicklung Ry über einen Thyristor Q7, so daß die Steuerkontakte 12 geöffnet werden, wenn Pegel L vorliegt oder geschlossen werden, wenn Pegel H vorliegt. Infolgedessen wird die Temperatur des Heizelements 21 so geregelt, daß sie innerhalb des eingestellten Bereiches liegt.
Anhand der Figuren 1OA und 10B wird nun eine praktische Ausführungsform der gesamten erfindungsgemäßen Temperaturregelung beschrieben. Dieses System enthält eine Wechselstromquelle 26, eine Gleichstrom-Versorgungsschaltung 27, eine Oszillatorschaltung 28, eine Kopplungsschaltung 29,
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eine Schalteinrichtung 3Ü, eine Leckstroiu-Detektorschaltung 31 und eine Überteniperatur-Schutzschaltung 32.
Beim Vex gleich mit dem Blockschaltbild nach Fig. 4 iällL auf, daß die in Fig. 1O gezeigte Ausführungsform zusätzlich mit der Lecksl roiu-Detektorschaltung 31 und der Übertemperatur-Schutzschaltung 32 versehen ist. Daher folyt zunächst eine kurze Erläuterung dieser Schaltungen 31,
Die Leckstrom-Detektorschaltung 31 enthält einen Nullphasen-Stromtransformator ZCT mit Primärwicklungen T1 und T-' sowie einer Sekundärwicklung T0. Wenn Ströme durch die Primärwicklungen T1 und T ' dieses Transformators ZCT fließen, die einander exakt gleich sind, so wird in der Sekundärwicklung T„ koine Spannung erzeugt. Wenn jedoch ein Metallstift od. dgl. in das Heizelement 21 oder die Temperaturfühlerelektrode 23 eingestochen wird und einen Stromstoß oder Leckstrom verursacht, so geraten die in den Primärwicklungen Ί' und T1' fließenden Ströme außer Gleichgewicht, so daß in der Sekundärwicklung T eine Spannung erzeugt wird. Die so erzeugte Spannung wird in einem Verstärker verstärkt, der einen in der Leckstrom-Detektorschaltung 31 enthaltenen Inverter G1 umfaßt, und wird einem darin vorgesehen Kondensator Cr zugeführt. Wenn die Spannung am positiven Anschluß des Kondensators C,- auf einen bestimmten Wert ansteigt, so wird ein Thyristor Q0 durchgesteuert, wodurch die Gleichspannungs-Stromversorgung 27 kurzgeschlossen wird, ihre Spannung absinkt, die Spannung an der Basis des Transistors Q^ ebenfalls absinkt und dieser Transistor dadurch gesperrt wird, wodurch ein Relais Ry1 abfällt und daher die von diesem Relais betätigten Steuerkontakte 33, 33' geöffnet werden.
Die Übertemperatur-Schutzschaltung 32 wird wirksam, wenn die Kontakte 33, 33' zusammengeschweißt sind oder wenn ein
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übermäßiger Temperaturanstieg aufgrund eines Fehlers in der Schalteinrichtung 30 erfolgt. Wenn die Temperatur der Heizung ansteigt, so sinkt das Potential am Eingangspunkt a eines Inverters Gfi ab, wodurch dessen Ausgangspotential ansteigt und ein Transistor Q6 durchgesteuert wird. Da an die Basis eines weiteren Transistors Q7 eine Spannung angelegt wird, die durch Widerstände R_ . und R71. heruntergeteilt wird, wird dieser Transistor durchgesteuert. Wenn beide Transistoren Q6 und Q- durchgesteuert sind, fließt ein Strom durch eine Temperatursicherung R-jO» der zur Zerstörung dieser Sicherung führt, wodurch verhindert wird, daß das Heizelement übermäßig erhitzt wird, wenn die Kontakte 33, 33* verschweißt sind oder ein Fehler in der Schalteinrichtung 3O auftritt.
Die Arbeitsweise der Oszillatorschaltung 28, der Schalteinrichtung 30 und der Kopplungsschaltung 29 ist jeweils die gleiche wie in Fig. 4, wird jedoch nachstehend noch kurz erläutert.
Die bei dieser Ausführungsform verwendete Oszillatorschaltung 28 beruht auf einer CR-Schaltung mit zwei in Reihe geschalteten Verstärkern, die mit einer geeigneten Stromversorgung verbunden sind. Der Ausgangsanschluß dieser Schaltung ist mit den beiden Basiselektroden von Transistoren Q,, Q. verbunden, und zwar über Widerstand R11 bzw. R1 ~. Diese Transistoren Q-. und Q4 sind im Gegentakt geschaltet und bilden eine Treiberschaltung, die der Kopplungsschaltung 29 ihre Signale zuführt. Je nach dem Wert des Ausgangssignals der Oszillatorschaltung 28 fließt über diese Transistoren durch die Primärwicklung eines Transformators L1 der Kopplungsschaltung 29 der Strom in der einen oder in der anderen Richtung.
Die Kopplungsschaltung 29 legt über den Transformator L1 zwischen die Temperaturfühlerelektrode 23 und das Heiz-
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element 21 eine Signalspannung an, deren Frequenz von der Netzfrequenz verschieden ist und die das Ausgangssignal der Oszillatorschaltung 28 bildet. Zu diesem Zweck ist die Sekundärwicklung des Transformators L. am einen Ende über einen Kondensator Cq mit einer Stromversorgungsleitung und am anderen Ende über einen Widerstand R1-. mit derTemperaturfühlerelektrode 23 verbunden. Mit dem anderen Ende der Temperaturfühlerelektrode 23 ist ferner ein Ende der Primärwicklung eines weiteren Transformators L_ über einen Widerstand R14 verbunden, und dieser Transformator L0 ist auf der Sekundärseite bei der Signalfrequenz in Resonanz aufgrund eines parallel geschalteten Resonanzkondensators C..; die Sekundärseite des Transformators L^ hat eine ausreichend hohe Resonanzimpedanz im Vergleich zur Imdpedanz des wärmeempfindlichen Elements 22 bei der Signalfrequenz. Das andere Ende der Primär wicklung des Transformators L~ ist über einen Kondensator C mit den Stromversorgungsleitungen verbunden. Die Kondensatoren C„ und C10 haben eine niedrige Impedanz bei der Signalfrequenz, jedoch eine hohe Impedanz bei der Netzfrequenz Die zwischen das Heizelement 21 und die Temperaturfühlerelektrode 23 angelegte Signalspannung wird bestimmt durch das Spannungsteilerverhältnis des Wertes des Widerstands R1 und der Impedanz des wärmeempfindlichen Elements 22; die temperaturabhängigen Impedanzänderungen des wärmeempfindlichen Elements 22 werden über den Transformator L_ der Schalteinrichtung 30 als Signalspannungsänderungen zugeführt. Der Temperaturbereich kann mittels des Widerstands R13 eingestellt werden. Wenn das Eingangssignal des Transformators L_ abbricht, weil irgendeine Unterbrechung zwischen der Temperaturfühlerelektrode 23 und den Transformatoren L oder L„ vorhanden ist, oder weil ein Bruch in der Temperaturfühlerelektrode selbst aufgetreten ist, sowie bei Unterbrechungen aufgrund eines Kurzschlusses zwischen dem Heizelement 21 und der Temperaturfühlerelek-
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trode 23, wird die Schalteinrichtung 30 aktiviert und öffnet die Kontakte 33, 33'.
In der Schalteinrichtung 30 wird das Ausgangssignal der Kopplungsschaltuncj 29 geglättet durch eine Gleichrichterschaltung mit einer Diode D1 und einem Kondensator C1 „ und durch den Widerstandteiler aus dem variablen Widerstand VR^ und dem Widerstand R heruntergeteilt; diese heruntergeteilte Spannung wird zu einer Spannung am Widerstand R hinzuaddiert, der mit einem weiteren Widerstand R1, und einem variablen Widerstand VR~ die Gleich-Ib 2.
spannung herunterteilt; diese Spannung wird einem Anschluß eines Widerstandes R1 ft zugeführt und gelangt von dort zur Basis eines Transistors Q5, und zwar über einen Schmitt-Trigger aus in Reihe geschalteten Invertern G. und G5 und einem parallel dazu geschalteten Widerstand R1g. Wenn die Temperatur des Heizelements 21 den oberen Einstellwert überschreitet, so sinkt die Sekundärspannung des Transformators L_ ab, und folglich sinkt das Eingangssignal am Widerstand R10, wodurch der Ausgang des Schmitt-Triggers
l ο
den Pegel L annimmt und die Basis des Transistors Q5 so angesteuert wird, daß dieser Transistor 0_ gesperrt wird. Dadurch wird der Strom durch das Relais Ry1 unterbrochen, und die Steuerkontakte werden geöffnet. Wenn die Temperatur unter den unteren Einstellwert absinkt, so steigt hingegen die Basisspannung des Transistors Q1- an, wodurch dieser Transistor durchgeschaltet wird und das Relais Ry1 erregt, so daß diu Steuerkontakte geschlossen werden; dem Heizelement wird dann erneut Strom zugeführt.
Gemäß der Erfindung wird also ein von der Netzwechselspannung verschiedenesSignal zwischen die Temperatur- · fühlerelektrode und das Heizelement angelegt, die einander unter Zwischenfügung des wärmeempfindlichen Elements gegenüberliegen, und die temperaturabhängige Impedanzänderung
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des wärineempfiiidlichen Elementes wird mittels dieses Signals erfaßt. Die von dem Heizelement erzeugte Temperatur kann daher ermittelt werden, ohne daß eine Beeinflussuny durch die Spannung stattfindet, die aufgrund der an das Heizelement angelegten Netzwechselspannung an die Temperaturfühlerelektrode angekoppelt wird, die mit dem Heizelement über das wärmeempfindliche Element gekoppelt ist. Die Änderung der Signalspannung kann auch dann erfaßt werden, wenn ein Kurzschluß zwischen der Temperaturfühlerelektrode und einem Teil des Heizelements auftritt, dessen Potential der Spannung entspricht, die durch die Netzwechselspannung an die Temperaturfühlerelektrode angelegt wird; die Messung der Signalspannung ist auch dann möglich, wenn ein übermäßiger örtlicher Temperaturanstieg auftritt, z. B. wegen einer lokalen äußeren Wärmeisolierung .
Eine Anwendung der Erfindung ist nicht nur bei Oberflächenheizungen vorgesehen, sondern auch bei ähnlichen Heizungsgeräten, bei denen die Heizelemente in der Mitte angeordnet und von den Temperaturfühlerelektroden unter Zwischen-füguny des wärmeempfindlichen Elements bedeckt sind, z. B. bei elektrischen Heizkissen und -decken.
De/sch
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Claims (9)

  1. Matsushita Electric Works, Ltd., Osaka, Japan
    Temperaturregelung für elektrische Oberflächenheizung
    P Λ T K ΝΤΛ N SPRÜCHE
    . "^Temperaturregelung für elektrische Oberflächenheizungen aus aufeinandergeschichteten Lagen aus einem Heizelement und einer Temperaturfühlerelektrode, wobei das Heizelement an beiden Anschlüssen mit einer Netzwechselstroniquelle verbindbar ist, gekennzeichnet durch eine Gleichstromversorgungsschaltung (7), die aus der daran angelegten Netzwechselspannung aus der Netzwechselstromquelle (6) eine Gleichspannung erzeugt, eine Oszillatorschaltung (8), die aus der Gleichspannung aus der Gleichstrom-Versorgungsschaltung (7) einen Wechselstrom einer Frequenz erzeugt, die höher ist als die der Netzwechselstromquelle, eine Kopplungsschaltung (9), die den Wechselstrom höherer Frequenz aus der Oszillatorschaltung (8) zwischen das Heizelement (21) und die Temperaturfühlerelektrode (23)
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    der Heizung (Λ) als Siqnalspaimunq anlegt, und eine Schalteinrichtung (1O), die Impedanzänderungen zwischen dem Heizelement (21) und der Temperatur fühl torelektrode (23) erfaßt und einen zwischen das Heizelement (21) und die NetzwechselstromquelIe (6) eingefügten Kontakt (12) bei einem eingestellten Wert der ennJι Leiten Impedanz öffnet.
  2. 2. Temperaturregelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungsschaltung (9) die höherfroquente Signalspannung an beide Anschlüsse der Temperaturfühlerelektrode (23) anlegt.
  3. 3. Temperaturregelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungsschaltung (9) die höherfrequente Signalspannunq an einen beliebigen Teil der Temperaturfühlerelektrode (23) anlegt.
  4. 4. Temperaturregelung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalspannung der Oszillatorschaltung (8) eine Frequenz von 5θυ - 1OOO Hz hat.
  5. 5. Temperaturregelung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungsschaltung (9) einen Transformator (T,) zur Abtrennung der Ausgangssignale von der Oszillatorschaltung (8), einen Widerstand (VR) und einen Kondensator (C.) aufweist, die auf der Sekundärseite des Transformators zwischen das Heizelement (21) und die Temperaturfühlerelektrode (23) geschaltet sind.
  6. 6. Temperaturregelung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung (1O) ein Eingangssignal über einen Trenntransformator (T.) empfängt, der auf der Primärseite zwischen das Heizelement (21) und die Temperaturfühlerelektrode (23) geschaltet ist und auf der Sekundärseite ein Filter bildet.
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  7. 7. Temperaturregelung nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen NuI 1 phasen-Stromtransformator [ZCl'), der zwischen die Netzwechselst romquelle (26) und das Heizelement (21) geschaltet ist, eine Leekstrom-Detektoi schal tung (31), die eine auf der Sekundärseite des NuI 1 phason-Stromtransforraaturs erzeugte Spannung ermittelt und die Gleichstrom-Versorgungsquelle (27) in Abhängigkeit von der in der Sekundärwicklung erfaßten Spannung kurzschliuüt.
  8. 8. Temperaturregelung nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine übertemperatur-Schutzschaltung (32) mit einem ersten Transistor, der bei einem zu hohen Temperaturanstieg des Heizelements (21) durehqesteuert wird mittels eines Signals, das auf die Impedanzänderungen zwischen dem Heizelement (21) und der Teinperaturfühlerelektrode (23) ansnr ic lit , mit einem zweiten Transistor, der durchgesteuert wird, wenn die Schaltungseinrichtung (10) durchgeschaltet ist, mit einem in Reihe mit dem ersten und dem zweiten Transistor geschalteten Widerstand, der den Gleichstrom aufnimmt., und mit einer Sicherungseinrichtung, die zwischen die Netzwechselstroniquelle und das Heizelement eingeschaltet ist und bei einem Temperaturanstieg des Widerstandes durchge.schmol zen wird.
  9. 9. Temperaturregelung für eine elektrische Oberflächenheizung mit einem Heizelement, an das eine Netzwechselstromquelle angelegt ist, einer Temperaturfühlerelektrode, die unter Zwischenfügung eines wärmeempfindlichen Elementes gegenüber dem Heizelement angeordnet ist, wobei die elektrische Impedanz des wärmeempfindlichen Elementes sich in Abhängigkeit von der durch das Heizelement erzeugten Wärme ändert,.gekennzeichnet durch einen Signalgenerator (8) zum Anlegen eines Signals zwischen das Heizelement (21) und die Temperaturfühlerelektrode (23), das von der Netzwechselspannung
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    VL'i schieden ist, einer Einrichtung zur selektiven Eri assuntj von SpaniiLingsänderungen des Signals, die von den Impedanzänderungen abhängig sind, und eint? Einrichtung zu!" Regelung der Spannung der Stromquelle, wobei diese kegeleinrichtung auf die Signale aus der selektiven Krf assungsiiinrichtung anspricht.
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