DE2245455B2

DE2245455B2 - Kühlsystem mit den Kältemittelstrom drosselnden Stellgliedern

Info

Publication number: DE2245455B2
Application number: DE2245455A
Authority: DE
Inventors: Dean K. York Pa. Norbeck (V.St.A.)
Original assignee: Borg Warner Corp
Current assignee: York International Corp
Priority date: 1971-09-17
Filing date: 1972-09-15
Publication date: 1978-11-30
Also published as: CA953388A; US3751940A; FR2153048B1; IT967568B; JPS4837748A; JPS5819951B2; FR2153048A1; AT324372B; DE2245455C3; DE2245455A1; GB1403047A

Description

Die Erfindung betrifft ein Kühlsystem entsprechend «> dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiges Kühlsystem ist aus der US-PS 04 423 bekannt, bei dem in der Auswerteeinrichtung, der das Signal eines Fühlers zugeführt wird, Thermistoren vorgesehen sind, die gegeneinander arbeiten und die >>■> eine bestimmte Zeitkonstante haben. Bei derartigen Einrichtungen ergibt sich die Schwierigkeit, daß im Bereich des Gleichgewichtszustandes des Systems Überschwingungen und Regelschwankungen auftreten. Das bekannte Kühlsystem hat deshalb eine Gegenkopplungseinrichtung, die als Potentiometer ausgebildet ist, das von der Welle des Stellmotors der Stellglieder betätigt wird. Dabei ist es erforderlich, zwischen dem Potentiometer und der Motorwelle eine mechanische Verbindung herzustellen. Eine derartige Anordnung erweist sich für den Einbau als unpraktisch; außerdem erfordern die verschiedenen temperaturabhängigen Bauelemente eine sorgfältige Wahl der einzelnen Größen der Bauelemente, so daß sich dadurch hohe Herstellungskosten ergeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kühlsystem mit einfachem Aufbau zu schaffen, bei dem keine Überschwingungen und Regelschwankungen auftreten. Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale. Durch diese Ausbildung erreicht man, daß für den Aufbau des Kühlsystems im Handel erhältliche Baugruppen verwendbar sind. Schwierigkeiten hinsichtlich der Einstellung auf einen bestimmten Regelbereich trete nicht auf. Die Totzone im Bereich der Gleichgewichtslage kann durch Wahl geeigneter Gleichspannungswerte in einfacher Weise eingestellt werden und stellt sicher, daß in diesem Bereich keine Überschwingungen bzw. Regelschwankungen auftreten können. Die Erfindung wird nachstehend anhand der F i g. 1 und 2 beispielsweise erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Schaltbild des Kühlsystems und

F i g. 2 Spannungs-Zeitdiagramme von Signalen an verschiedenen Stellen der Schaltung der F i g. 1.

F i g. 1 zeigt das Schaltbild einer Steuerschaltung zur Steuerung des Antriebsmotors der Stellglieder des Kühlsystems. Die Steuerspannung einer Quelle 160, die über eine Leitung 160' zugeführt wird, kann sich, wie gezeigt ist, zeitlich um einen Bezugspegel ändern, der dem Normalzustand entspricht. Abweichungen von diesem Pegel zeigen eine höhere bzw. tiefere Kältemitteltemperatür abweichend von dem Normalzustand.

Die in F i g. 1 mit 300 bezeichnete Steuerschaltung enthält einen Impulsbreitenmodulator 324, der einen Sägezahngenerator 325 und zwei Komparatoren 324/4 und 324ß aufweist, deren Ausgänge über eine logische Schaltung 326 mit einer öffnungs- bzw. Schließschaltung 400/4 bzw. 40Od verbunden sind, die so geschaltet sind, daß sie die öffnungs- bzw. Schließwick'.ungen 36 »Oeebzw. 36 »C« des Antriebsmotors 36 der Stellglieder ansteuern.

Es wird nun die Arbeitsweise dieser Schaltung anhand der Fig.2 erläutert. Die Diagramme I und II zeigen Sägezahnsignale, die jeweils den positiven Eingängen der Komparatoren zugeführt werden. Die Frequenz dieser Signale ist gleich und verglichen mit dem Wechselspannungsnetz um zwei Größenordnungen kleiner (d. h. 0,2 Hz gegen 60 Hz). Diese Signale beginnen bei einem niedrigen Wert (z.B. +1, — V) oberhalb bzw. unterhalb des Bezugspegels (0 Volt) und steigen auf einen höheren Wert (z. B. + 13 V, - 13 V) an. Der mittlere Bereich (+ 1 V bis -1 V) ist ein Totbereich.

Das Diagramm III zeigt ein Beispiel des Eingangssignals auf der Leitung 160'. Wenn diese Spannung den Totbereich verläßt, ändert sich das Ausgangssignal eines, jedoch nicht beider Komparatoren 324/4 und 324S, um eine Impulsfolge zu erzeugen, wie es zum Beispiel das Diagramm WA für den für das Öffnen zuständigen Komparator 324/4 zeigt. Dieses Ausgangs-

signal wird dann nach Durchlaufen der logischen Schaltung 326 und der Steuerschaltung 400/4 geändert wie dies das Diagramm IVß zeigt und wird der Steuerelektrode eines Triac 415 zugeführt Ein Schalter 400Λ steuert die entsprechende Wicklung (fc; diesem Falle die Öffnungswicklung 36 »O«) an. Die mittlere Erregung des Motors 36 über eine lange Periode hängt von der Breite der Impulse ab, die sich von 0° (keine Spannung) bis 360° (kontinuierliches Gleichspaunungssignal) ändern kann.

Das Ergebnis eines Steuersignalausschlages in der entgegengesetzten Richtung unter den Totbereich ist in dem Diagramm V der F i g. 2 in durchgehenden Linien gezeigt Das Sägezahnsignal des Diagramms II (in gestrichelten Linien) ist dem Steuersignal des Diagramms V überlagert In diesem Falle ergibt sich ein relativ großer Abfall der erforderlichen Kühlleistung. Die sich ergebenden Breitenimpulse des für das Schließen zuständigen Komparators 324ß zeigt das Diagramm VIA Diese Impulse werden in der im Diagramm VlB gezeigten geänderten Art der Steuerelektrode des Triacs im Kreis 400ßzugeführt

Im folgenden wird nun die Schaltung der F i g. 1 noch näher erläutert

Das Signal auf der Leitung 160' wird über einen Widerstand 324Λ/ dem negativen Eingang des Komparators 324/4 und über einen Widerstand 324F dem negativen Eingang des Komparators 324ß zugeführt.

Das Sägezahnsignal des Diagramms I in F i g. 2 wird dem positiven Eingang des Komparators 324/4 über einen Widerstand 324G zugeführt Das Sägezahnsignal des Diagramms II in F i g. 2 wird dem positiven Eingang des Komparators 324ß zugeführt Die Eingänge der beiden Komparatoren sind durch einen Kondensator verbunden.

Die Sägezahnsignale werden vom Kollektor und Emitter eines Darlington-Doppeltransistors 301 abgenommen, dessen Basis mit dem Sägezahngenerator 325 verbunden ist. Vorspannungswiderstände 301Λ und 301 ß des Transistors 301 sind zwischen positive und negative Vorspannungsquellen + V, — V und den Kollektor bzw. Emitter des Transistors 301 geschaltet.

Der Sägezahngenerator 325 hat einen programmierbare Unijunction-Transistor 325C, dessen Kathode über einen Widerstand 325D mit der negativen Vorspannungsquelle — V verbunden ist. Die Anode des Transistors 325C dient als Ausgang zur Steuerung des Transistors 301 und ist außerdem über einen Widerstand 325ß mit der Vorspannungsquelle + V und über einen Kondensator 325/4 mit der Spannungsquelle — V verbunden. Die Steuerelektrode des Transistors 325Cist mit der Anode einer Diode 325E verbunden, deren Anode ebenfalls über einen Widerstand 325F mit der Vorspannungsquelle -I- V und deren Kathode über einen Widerstand 325G mit der Vorspannungsquelle - Vverbunden ist.

Der Impulsbreitenmodulator 324 umfaßt den Sägezahngenerator 325, dessen Ausgang den Transistor 301 speist. Der Transistor 301 liefert zwei um 180° phasenverschobene Sägezahnsignale. Das eine Sägezahnsignal beginnt bei einem hohen Pegel, zum Beispiel + 13V, und sinkt auf zum Beispiel + 1 V ab. Das andere Sägezahnsignal beginnt bei zum Beispiel — 13 V und steigt dann auf zum Beispiel — 1 V an. Die beiden Sägezahnsignale werden den beiden Komparatoren 324A 324ß zugeführt, die Operationsverstärker mit hoher Verstärkung sind. Wenn das Signal auf der Leitung 160' klein ist und anzeigt, daß eine kleine in Richtung auf eine die Stellglieder öffnende Korrektur erforderlich ist so erscheint am Ausgang des Komparators 324Λ so lange kein Signal, bis das Sägezahnsignal gleich dem Signal auf der Leitung 160' ist Wenn dies der Fall ist, erzeugt der Komparator 324Λ einen Impuls, der so lange andauert bis das Sägezahnsigna] auf zum Beispiel + 13 V angestiegen ist

Der erzeugte Impuls speist die Öffnungswicklung 36 »0« des Antriebsmotors 36 der Stellglieder Wenn das

ίο Steuersignal auf der Leitung 160' größer ist und anzeigt daß eine größere Korrektur erforderlich ist hat der Impuls des Komparators 324,4 eine längere Dauer. Wenn das Steuersignal Null ist erscheint kein Impuls, da das Sägezahnsignal nur bis auf + 1 Volt abfällt bzw. auf - 1 V steigt Dies ergibt den Totbereich der Steuerschaltung. Für den Komparator 324ß gilt die vorherige Beschreibung entsprechend.

Die logische Schaltung 326 kombiniert die Signale des Impulsbreitenmodulators 325 mit Strombegrenzungs-Signalen zur Steuerung der Stellglieder. Die logische Schaltung 326 enthält Verknüpfungsg-lieder, die Ausgangssignale liefern, die über Transistorschaltkreise die Triacs ansteuern, die in den Wicklungskreis des Motors 36 zum öffnen und Schließen der Stellglieder

2~> eingeschaltet sind.

Obwohl bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus Schaltungsgründen die Komparatoren 324/4 und 324ß das Signal der Leitung 160' an ihren negativen Eingängen erhalten und ein invertiertes Sägezahnsignal

JO an ihren positiven Eingängen verwendet wird, kann das gleiche Ergebnis auch auf andere Weise erhalten werden. Zum Beispiel kann das Signal auf der Leitung 160' entgegengesetzten (+ und -) Eingängen zugeführt werden und ein einziges Sägezahnsignal kann dem

J^ anderen Eingang (— und +) der Komparatoren 324Λ und 324ß zugeführt werden. Da jedoch eine logische NOR Funktion für Übersteuerungssignale zur Begrenzung der Stellgliedbewegung auf Leitungen 53 und 55 erwünscht ist, werden zwei NOR-Glieder 326/4 und 326ß dazu verwendet, das Signal des Komparators 324/4 zu invertieren. Die NOR-Glieder 326Λ und 326ß werden in Verbindung mit dem Ausgangssignal des Komparators 324Λ verwendet, das über einen Widerstand 326D dem Eingang des NOR-Gliedes 326Λ

r> zugeführt wird, dessen anderer Eingang von der Leitung 55 über einen Widerstand 326E gespeist wird. In gleicher Weise ist der Ausgang des Komparators 324 B sowie die Leitung 53 über jeweilige Widerstände 326F und 326G mit den Eingängen des NOR-Gliedes 326C

^r><> verbunden. Alle vier Eingänge der NOR-Glieder 326Λ und 326C sind mit der Kathode einer von vier Dioden 326 H verbunden, deren Anoden geerdet sind.

Das Ausgangssignal des NOR-Gliedes 326/4 bildet das eine Eingangssignal des NOR-Gliedes 326ß, dessen

Vt anderer Eingang geerdet ist, um eine Umkehrung des Ausgangssignals zu erreichen. Die Ausgangssignale der logischen Schaltung 326 werden gleichen Schaltungen 400/4 und 400ß zugeführt, die mit den Wicklungen 36 »O« bzw. 36 »C« verbunden sind. Die Schaltung 440/4

wi enthält einen NPN-Transistor 411, dessen Basis mit dem NOR-Glied 326ß verbunden ist, dessen Emitter geerdet ist und dessen Kollektor über einen Widerstand 412 mit + V verbunden ist. Der Transistor 411 dient als Schalter und bildet entweder einen oder keinen Nebenschluß für

h^ri den Strom der Steuerelektrode des Triacs 415, der in Reihe zur Wicklung 36 »O« geschaltet ist. Der Kollektor des Transistors 411 ist über einen Widerstand 416 geerdet und über einen Widerstand 417 mit der

Anode einer Diode 4ί8 verbunden, deren Kathode mit der Steuerelektrode des Triacs 415 verbunden und über einen Widerstand 419 geerdet ist. Parallel zum Triac 415 ist eine Reihenschaltung aus einem Kondensator 421 und einem Widerstand 422 geschaltet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kühlsystem mit einem Elektromotor für die Einstellung von den Kältemittelstrom drosselnden Stellgliedern, einem Fühler zur Erzeugung eines Steuersignals, das sich um einen Normalwert in Abhängigkeit von der erforderlichen Kühlleistung ändert, und eine Auswerteeinrichtung, die in Abhängigkeit von einer Normalwertabweichung des ι ο Steuersignals öffnungs- bzw. Schließsignale zur Steuerung des Elektromotors erzeugt, der mit den Stellgliedern gekuppelt ist, gekennzeichnet durch einen Sägezahngenerator (325, 301) zur Erzeugung eines bezüglich des Normalwertes is positiven und- eines negativen Sägezahnsignals, einen Komparator (234A) zum Vergleich des positiven Sägezahnsignals und des Steuersignals (160) des Fühlers und einen Komparator (324Sj zum Vergleich des negativen Sägezahnsignals und des Steuersignals, welche beiden Komparatoren Impulse mit in Abhängigkeit von dem Vergleich unterschiedlicher Breite erzeugen, und NOR-Glieder (326/1, 326Q die in Abhängigkeit von den Impulsen unterschiedlicher Breite und Übersteuerungssignalen (53) zur Begrenzung der Stellgliedbewegung die öffnungs- bzw. Schließsignale erzeugen, und dadurch, daß die Komparatoren (324/4, 324B) auf einen Totbereich einstellbar sind, innerhalb dem Abweichungen des Steuersignals vom Normalwert unberücksichtigt bleiben.

2. Kühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungs- bzw. Schließsignale den Wicklungen des Elektromotors (36) zugeführt werden.

3. Kühlsystem nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch getrennte Erregungsschaltungen (400/4 und 400Sj, über die die öffnungs- und Schließsignale den Motorwicklungen zugeführt werden.

4. Kühlsystem nach Anspruch 2, dadurch gekenn- ίο zeichnet, daß das Steuersignal (160) ein Gleichspannungssignal ist, dessen Amplitudenänderung der Kühlleistung entspricht, und daß die Komparatoren (324A, 324B) dann Impulse erzeugen, wenn die Amplitude des Steuersignals (160) und des Säge- « zahnsignals eine bestimmte Beziehung erreichen.

5. Kühlsystem nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Quelle (50) für die Übersteuerungssignale (53), und eine logische Schaltung (326), die mit den Ausgängen der Komparatoren (324/4, 324B) und dieser Quelle verbunden ist, um in Abhängigkeit von den Übersteuerungssignalen die Betätigung der Stellglieder in Abhängigkeit von dem Steuersignal zu verhindern.

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