EP0341323A1 - Apparatus for regulating a gas burner - Google Patents

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EP0341323A1
EP0341323A1 EP88107390A EP88107390A EP0341323A1 EP 0341323 A1 EP0341323 A1 EP 0341323A1 EP 88107390 A EP88107390 A EP 88107390A EP 88107390 A EP88107390 A EP 88107390A EP 0341323 A1 EP0341323 A1 EP 0341323A1
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EP
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flow
bridge
gas
circuit
voltage
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EP0341323B2 (en
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Derk Vegter
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Honeywell BV
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Priority to DE8888107390T priority patent/DE3870611D1/en
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    • F23N5/18—Systems for controlling combustion using detectors sensitive to rate of flow of air or fuel

Definitions

  • the invention relates to a flow control device for maintaining a predetermined gas / air ratio of the gas and air quantities supplied to the gas burner of a heating device via lines of predetermined cross section.
  • the burner heating the air or water must be supplied with a quantity of fuel that corresponds to the heat requirement. Since the burner only works optimally with a given air / gas ratio, i. H. the fuel burns completely, the amount of combustion air must change accordingly with the change in the amount of gas supplied. Control devices for these purposes are known.
  • GB-B 12 35 891 shows a control device for a gas-fired water or air heater that can be controlled by a temperature sensor and has a control valve for the heating gas supply as well as an actuator controlled in the same direction for supplying the combustion air.
  • a spring-loaded diaphragm drive is connected to the outlet line leading to the burner of the gas control valve controlled by the temperature sensor, which drives an air flap in the combustion air supply duct.
  • the diaphragm drive influences the speed of the blower motor for supplying the combustion air via a brake.
  • a control device serving the same purpose, in which a servo pressure controller compares the pressure at the outlet of the gas control valve or at the outlet of the air quantity actuator with a setpoint determined by the temperature sensor and with its outlet pressure both the drive of the gas control valve and controls that of the air volume actuator. In both cases, a predetermined gas / air ratio of the gas / air mixture fed to the burner is therefore maintained.
  • the gas valve is controlled by a temperature controller, for example a room thermostat or boiler water thermostat, in such a way that a quantity of gas required to generate the required amount of heat is fed to the burner.
  • a temperature controller for example a room thermostat or boiler water thermostat
  • an oxygen or carbon dioxide sensor is arranged in the flue gas outlet, which uses the combustion products to determine whether the amount of combustion air required to achieve optimal combustion is in the burner is fed. If this is not the case, its output signal changes the position of an air flap arranged in the air duct or the speed of a fan providing the combustion air via a controller.
  • the attachment of such a flue gas sensor is often difficult if it is required that it provide a reliable output signal which characterizes the actual state of the combustion.
  • such sensors in the flue gas duct are exposed to severe contamination and possibly corrosion. It is therefore more favorable to maintain optimal combustion conditions by automatically adjusting the amount of combustion air to the amount of gas supplied to the burner.
  • the object of the invention is to provide a flow control device suitable for this purpose, which measures and adjusts the actual flow rates.
  • the pneumatic systems mentioned at the beginning do not provide for such a measurement of the mass flows, but only an adaptation of the respective position of the actuators.
  • the invention aims to provide a control device that can be easily adapted to different operating conditions.
  • Conventional sensors should be used to measure the volume flows, which are easy to install in the corresponding air and gas lines and are reliable and which have as little impact as possible on the flow in the lines.
  • Such sensors are available in the form of heated resistors that flow through the mass flow be cooled depending on its current strength.
  • EP-A 00 21 291 shows a mass flow meter in which the flowing medium is guided past two current-carrying electrical conductors. The current increase required to maintain the temperature difference between the two conductors is evaluated as a measure of the flow rate.
  • US Pat. No. 4,478,076 shows a flow meter in which a first temperature-dependent resistor, a heating resistor and a second temperature-dependent resistor, all arranged in thin-film technology on a semiconductor substrate, are arranged one behind the other in the flow channel in the direction of flow. The measuring resistor installed upstream from the heater is cooled by the mass flow, and the measuring resistor arranged downstream from the heater is heated by the partial flow heated by means of the heater.
  • the measuring resistors are arranged in a bridge circuit, as in the case of the aforementioned flow meter, so that the voltage across the diagonal of the bridge is a measure of the temperature difference caused by the volume flow.
  • a circuit used to set the temperature of the heater to a predetermined temperature is shown in FIG. 4 and a circuit arrangement evaluating the differential voltage of the bridge circuit with the measuring resistors is shown in FIG. 5 of US Pat. No. 4,478,076.
  • the object is achieved by the in claim 1 featured invention. It is characterized by high reliability and flexibility with regard to its adaptation to different operating conditions and can be produced in a space-saving manner using hybrid or integrated circuit technology. It can therefore be accommodated as a module in a compact gas control unit. Advantageous refinements result from the subclaims.
  • a burner heats a heat exchanger 2 of a water heater and is supplied with gas via line 3 and via line 4 with the necessary combustion air.
  • gas line 3 are between the gas connection 5 and the Burner 1 a gas safety valve 6 and a gas control valve 7 turned on.
  • a thermocouple 8 monitors the presence of the flame on the burner 1 and only keeps the safety valve 6 open as long as such a flame is present. With the control valve 7, the amount of gas supplied to the burner 1 is controlled.
  • the required combustion air is provided by a blower 8, the speed of which can be changed with the aid of a speed controller 9.
  • a temperature sensor 10 measures the temperature in a room to be heated or in a water boiler and sends a signal corresponding to this temperature to the thermostat 11.
  • the flow sensor 13 in the gas line 3 With the help of the flow sensor 13 in the gas line 3, the gas flow and thus with a known line cross-section the amount of gas delivered per unit of time, ie the gas throughput, is measured, while a corresponding flow sensor 14 in the air line 4 measures the combustion air throughput.
  • the control device 15 receives from the flow sensor 14 a signal corresponding to the amount of air conveyed and changes the valve position of the control valve as a function thereof until the flow sensor 13 in the gas line 3 indicates that the amount of gas associated with the amount of air conveyed is supplied to the burner 1.
  • the amount of gas is therefore tracked to the amount of air.
  • the arrangement shown has the advantage that the gas valve 7 is only opened when there is an air flow in the air line 4, that is, the fan 8 is working properly. This prevents gas from reaching burner 1 without a simultaneous supply of air and, in the absence of an ignitable mixture, the gas passes unburned from combustion chamber 16 into the chimney or an explosive mixture forms in the combustion chamber.
  • the asymmetrical bridge circuit shown in FIG. 2 for measuring a mass flow is fed from a DC voltage source 20 and contains two identical temperature-dependent resistors W1 and W2 of 1 kOhm each, for example. Both temperature-dependent resistors are connected to different supply voltages.
  • the right temperature-dependent resistor W2 is in series with two resistors R1 and R2 at the full supply voltage U of the DC voltage source. Resistor R1 has a value of 1200 ohms and resistor R2 has a value of 133 ohms.
  • the left temperature-dependent resistor is in series with another fixed resistor R3, which is 1kOhm, for example is.
  • this part of the bridge is not supplied with the full supply voltage U, but rather with the voltage at the tap 21 of the voltage divider, consisting of the resistors R4 and R5.
  • Resistor R4 has a value of 90 k ohms and resistor R5 has a value of 10 k ohms.
  • the left branch of the bridge circuit with the resistors W1 and R3 is connected to the tap 21 via an isolating amplifier V1. Because of the different connections to the supply voltage U, the temperature-dependent resistor W2 in this example flows through a current 7.5 times higher than the temperature-dependent resistor W1 fed with only one tenth of the supply voltage.
  • the resistor W2 consumes approximately 56 times the power compared to the power consumption of the temperature-dependent resistor W1. So there is a temperature difference between the two resistors.
  • the supply voltage U of the DC voltage source 20 is dimensioned such that the resistance of the resistor W2 rises to 1333 ohms, provided that the temperature-dependent resistors W1 and W2 are not cooled by a mass flow. Nevertheless, the same potentials are present at the two inputs (-) and (+) of the differential amplifier V2 as long as none of the temperature-dependent resistors W1 and W2 is cooled by a mass flow.
  • the input (-) is namely directly connected to the diagonal point 22, while the input (+) to the tap 23 of the voltage divider consisting of the resistors R1 and R2 is connected and consequently only receives a voltage equal to one tenth of the voltage at the other diagonal point 24. As long as there is no mass flow, the amplifier V2 consequently does not deliver an output signal.
  • the temperature-dependent resistors W1 and W2 of the bridge circuit can have a positive temperature coefficient (PTC) or a negative coefficient (NTC).
  • PTC positive temperature coefficient
  • NTC negative coefficient
  • a flow meter in a bridge circuit can also be used, as described in the aforementioned US Pat. No. 4,478,076. He also delivers output signal proportional to the flow velocity. If this output signal is fed back to the bridge in such a way that the bridge supply voltage is changed until bridge equilibrium is restored, the current required to generate the bridge balance is a measure of the previous bridge imbalance, ie the flow velocity.
  • the bridge circuit regardless of the type of temperature-dependent resistors and the structure of the bridge circuit itself, provides an output signal corresponding to the flow rate.
  • the present invention creates a control device for maintaining a predetermined gas / air ratio by the measuring resistors of such a bridge circuit are exposed to the air flow and the gas flow.
  • 3 shows an exemplary embodiment of such a circuit arrangement.
  • the control device 15 shown in FIG. 3 comprises two bridge circuits BR1 and BR2, of which the bridge circuit BR1, as explained above with reference to FIG. 2, contains two temperature-dependent resistors W1 and W2, which are exposed to the air flow in the air supply line 4 to the combustion chamber 16 , around measure the combustion air flow.
  • the other bridge circuit BR2 has practically the same structure and also contains two temperature-dependent resistors W3 and W4, which are exposed to the gas flow in the gas line 3 and measure the gas throughput to the burner 1.
  • the cross section of the air and gas supply lines 4 and 3 is assumed to be known, so that the flow rate is a measure of the throughput.
  • Both bridge circuits BR1 and BR2 are constructed essentially the same and are fed with the same voltage U25 on line 25. As far as the components of the bridge circuit BR1 match the circuit of FIG. 2, the same reference numerals are used.
  • the control device 15 is supplied with an alternating voltage of, for example, 24 V at the terminals 26 and 27 as the supply voltage.
  • a direct voltage U28 is obtained on line 28 with the aid of a rectifier bridge circuit consisting of diodes D1 to D4 and a filter capacitor C1.
  • a voltage divider consisting of a resistor R7 of, for example, 3.3 kOhm and a Zener diode Z1 with a breakdown voltage of, for example, 24V, together with a transistor T1 and a diode D5, supplies a stabilized DC voltage U of, for example, 22V via the resistor R6 to supply the two bridge circuits BR1 and BR2.
  • the bridge circuit BR1 supplies a differential voltage at its diagonal points 22 and 24 which follows Division via the voltage divider R1, R2 at its tap 21 is fed to the two inputs of the amplifier V2. This is supplemented with the aid of a capacitor C2 of for example 4.7nF and a resistor R8 of for example 10kOhm to form a relaxation oscillator. Its pulse-shaped output voltage is amplified by means of the transistor pair T2, T3 and superimposed on the line 25 via a capacitor C3 of, for example, 10 ⁇ F and a resistor R9 of, for example, 47 ohms.
  • the voltage curve on line 25 is shown in FIG. 4.
  • This voltage is composed of a DC voltage U of, for example, 22V and a superimposed pulse voltage of also 22V.
  • the pulse voltage only arises when the temperature-dependent resistors are cooled by a mass flow.
  • the line 25 carries only the direct voltage component U, as supplied by the direct current supply circuit D1 to D4, C1 via the voltage regulator R7 AZ1, T1, D5.
  • the pulse-width-modulated pulse voltage which is automatically modulated by the relaxation oscillator, ensures that the bridge supply voltage is changed until bridge equilibrium is restored.
  • the bridge circuit BR2 used to measure the gas throughput contains, in addition to the two temperature-dependent resistors W3 and W4 mentioned, a capacitor C6 in the left branch For example, 1 nF, a resistor R11 of, for example, 953 ohms and a trimming resistor R12 and, in the right branch, the series connection of three resistors R13 of, for example, 1200 ohms, R14 of, for example, 10 ohms and R15 of, for example, 120 ohms.
  • the inverting input receives a pulse-shaped signal U33.
  • a square-wave signal U34 modulated in pulse length is produced at the output 34 of comparator V4, the frequency of which corresponds to that of the pulse voltage on line 25.
  • This pulse-length-modulated signal U34 reaches the base of a transistor T4 via a resistor R17 of, for example, 1 kOhm, the collector of which is connected to the base of a further transistor T5 connected is.
  • the transistor T4 is connected in series with a resistor R18 of, for example, 3.3 kOhm between the DC voltage supply line 28 and reference potential 35.
  • a transistor T6 which, together with two further transistors T7 and T8, lies in the charging circuit for capacitor C5 of, for example, 22 ⁇ F.
  • This charging circuit leads from line 28 via power stage T7 to T8 and diode D6 to capacitor C5, while in its discharge circuit when diode D6 is blocked, excitation winding 37 of gas valve 7 and transistor T5 are switched on.
  • an inertia amplifier V3 can be used instead of the capacitor C6.
  • the task of the control device 15 is to open the gas valve 7 to such an extent that the gas throughput is proportional to the air throughput measured with the bridge BR1, for example gas and air throughput in a ratio of 1:10, as is the case with natural gas for optimal combustion .
  • Gas solenoid valves controllable by current flow in an excitation coil 37 are known per se, for example from EP-B 00 39 000.
  • the control device works as follows:
  • the bridge BR1 at the output of the amplifier V1 does not generate a pulse-shaped signal and the bridge BR2 at the output of the amplifier V3 does not generate a triangular signal.
  • a pulse-length-modulated pulse sequence is also missing on line 34, so that transistor T4 remains blocked and capacitor C5 is charged via power stages T6 to T8 and diode D6, but is not discharged via transistor T5 and consequently also no current to open of the gas valve 7 can deliver.
  • the fan 8 is started via the speed controller 9 and thus an air flow is generated in the air supply line 4, the resistors W1 and W2 of the air flow sensor 14 are cooled by this air flow to an extent dependent on the strength of the air flow.
  • a differential voltage arises between the bridge points 22 and 23, so that the amplifier V2 connected to it begins to oscillate, with a frequency that corresponds to the level of the bridge differential voltage and thus the Airflow strength depends.
  • This pulse-shaped voltage (cf. upper curve in Fig.
  • the heat output of the right-hand resistor W2 is, for example, 56 times greater than that of the left-hand resistor W1 - that comes from the bridge circuit , the downstream oscillator and the pulse-shaped supply voltage generated by it for the bridge control circuit to an equilibrium state when a predetermined temperature difference occurs between the two resistors W1 and W2, namely the same as in the absence of air flow.
  • the frequency of the pulse sequence changes, for example in a range from 500 Hz to 3 kHz, while the pulse width remains constant and is, for example, between 100 and 200 us.
  • the bridge equilibrium shifts depending on the frequency of this pulse train and thus on the measured air flow.
  • the bridge balance can be restored on the one hand by changing the resistance values of the temperature-dependent resistors W3 and W4 and on the other hand by changing the operating voltage supplied to the bridge. Since the supplied operating voltage is predetermined by that of the bridge BR1, only a change in the resistance values of the resistors W3 and W4 arranged in the gas stream remains, for which purpose the gas valve 7 must be opened accordingly.
  • the voltage at the bridge diagonal points 29 and 30 of the bridge BR2 measuring the gas flow is fed to the two inputs of the integrating amplifier V3, which generates a triangular voltage which changes in the rhythm of the pulse sequence U25.
  • the DC voltage level of the delta voltage V31 is the time integral of the voltage difference at the diagonal points 29 and 30.
  • the delta voltage U31 reaches the non-inverting input (+) of the comparator V4. Its inverting input (-) is connected via line 33 to the tap 32 in the right bridge branch W4, R13, R14, R15.
  • the triangular voltage is therefore compared with the impulse voltage present there, which is correspondingly divided by the voltage divider.
  • a pulse begins at the output 34 of the comparator V4, which stops when the triangular voltage drops below the pulse voltage. So that gets a pulse train V34 modulated in length as a function of the DC voltage level of the delta voltage at the input of transistor T4 (cf. FIG. 5).
  • Transistor T4 is switched on during the duration of the pulse and is blocked during the pulse pause. When the transistor T4 is blocked, there is no voltage drop across the resistor R18, as a result of which the power stage T6 to T8 is switched through via the resistor R18 and the capacitor C5 is charged from the direct voltage on line 28 via the diode D6.
  • the power stage T6 to T8 is dimensioned such that the capacitor is charged even with the shortest possible pulse duration. As long as transistor T4 is blocked, transistor T5 is blocked. If, however, the transistor T4 turns on, the power stage T6 to T8 turns off and the transistor T5 turns on. The capacitor C5 can then discharge via the excitation winding 37 of the gas valve and the transistor T5. The current flowing through the excitation winding opens the valve 7, whereby gas flows via the line 3 to the burner 1 and thereby cools the temperature-dependent resistors W3 and W4 of the gas flow sensor 13. This will restore the desired bridge balance of the BR2 bridge.
  • the bridge BR2 with the downstream integrator V3, the comparator V4 and the pulse width-dependent energy supply to the gas valve 7 thus forms a second self-balancing control loop.
  • the output signal of the first control circuit, consisting of the bridge BR1, the oscillator V2 and the bridge supply voltage U25 generated thereby, is supplied to this as a reference variable in the form of a pulse-shaped supply voltage dependent on the air flow.
  • the use of the bridge measuring the air flow as a reference variable has the advantage that the gas valve can only be opened if an air flow is present. This increases the intrinsic safety of the control device.
  • the resistors W1 and W2 could also be arranged in the gas flow and the resistors W3 and W4 in the air flow, and an air flap could be provided instead of a gas valve 7.
  • symmetrical bridge circuits with PTC or NTC resistors can also be used, as is known, for example, from US Pat. No. 4,478,076.
  • the change in the bridge supply voltage as a function of the primary flow to be measured can be done by pulse amplitude modulation, pure amplitude modulation or pulse width modulation take place.
  • the control of the actuator in the secondary flow for example the gas valve, can be carried out by changing the amplitude, the frequency or the pulse ratio of a pulse-shaped excitation current or by changing the current strength of a direct current.
  • the interaction of the two bridge circuits influenced by the two flow rates with the actuator in the secondary flow rate can also be realized in other ways with conventional circuitry. It is important that a first flow sensor in the primary flow generates a reference variable for a controller, which acts on an actuator for the secondary flow and receives as a further input variable a signal dependent on the flow in the secondary flow. In the present case, both bridges are part of self-balancing control loops. This increases the reliability and stability of the control device. It is also advantageous that the circuit described is intrinsically safe, that is, if individual components fail, the excitation winding 37 is switched off safely.

Abstract

In a gas burner, a prescribed quantity ratio of the gas feed and air feed is maintained with the aid of an electronic regulating apparatus (15) even in the event of a varying heat requirement. For this purpose, two bridge circuits (BR1, BR2) are provided, which are equipped as flow meters with temperature-dependent resistors (W1, W2 or W3, W4), and of which one measures the air flow and the other the gas flow. The output signal of the bridge (BR1) measuring the air flow is used, on the one hand, to generate an additional supply voltage for this bridge (BR1) that increases the bridge current and thus balances the bridge, and, on the other hand, also as an additional supply voltage for the other bridge (BR2). The output signal of the second bridge (BR2) feeds a gas solenoid valve (7), and thus automatically balances the second bridge (BR2) via the varying gas flow. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Druchfluß-Regeleinrichtung zum Aufrechterhalten eines vorgegebenen Gas/Luft-Mengenverhältnisses der dem Gasbrenner einer Heizvorrichtung über Leitungen vorge­gebenen Querschnitts zugeführten Gas- und Luftmengen.The invention relates to a flow control device for maintaining a predetermined gas / air ratio of the gas and air quantities supplied to the gas burner of a heating device via lines of predetermined cross section.

Um eine bestimmte Raum- oder Wassertemperatur zu erreichen, muß man in Abhängigkeit von der gerade vorhandenen Abweichung der Isttemperatur gegenüber dem Sollwert dem die Luft oder das Wasser erwärmenden Brenner eine dem Wärmebedarf entsprechende Brennstoffmenge zuführen. Da der Brenner nur bei einem vorge­gebenen Luft/Gas-Mengenverhältnis optimal arbeitet, d. h. den Brennstoff vollständig verbrennt, muß sich mit der Änderung der zugeführten Gasmenge auch die Verbrennungsluftmenge entsprechend ändern. Regeleinrichtungen für diese Zwecke sind bekannt.In order to reach a certain room or water temperature, depending on the actual deviation of the actual temperature from the setpoint, the burner heating the air or water must be supplied with a quantity of fuel that corresponds to the heat requirement. Since the burner only works optimally with a given air / gas ratio, i. H. the fuel burns completely, the amount of combustion air must change accordingly with the change in the amount of gas supplied. Control devices for these purposes are known.

So zeigt die GB-B 12 35 891 eine durch einen Temperaturfühler steuerbare Regeleinrichtung für einen gasbefeuerten Wasser- oder Lufterhitzer mit einem Regelventil für die Heizgaszufuhr sowie einem gleichsinnig gesteuerten Stellglied für die Zufuhr der Verbrennungsluft. Dort ist an die zum Brenner führende Aus­gangsleitung des vom Temperaturfühler gesteuerten Gasregel­ventils ein federbelasteter Membranantrieb angeschlossen, der eine Luftklappe im Verbrennungsluftzufuhrkanal steuert. Nach einer weiteren dort beschriebenen Ausführungsform beeinflußt der Membranantrieb über eine Bremse die Drehzahl des Gebläsemotors für die Zufuhr der Verbrennungsluft. Aus EP-B 0 036 613 ist eine dem gleichen Zweck dienende Regeleinrichtung bekannt, bei der ein Servodruckregler den Druck am Ausgang des Gasregelventils oder am Ausgang des Luftmengenstellgliedes mit einem durch den Temperaturfühler bestimmten Sollwert vergleicht und mit seinem Ausgangsdruck sowohl den Antrieb des Gasregelventils als auch den des Luftmengenstellgliedes steuert. In beiden Fällen wird also ein vorgegebenes Gas/Luft-Mengenverhältnis des dem Brenner zugeführten Gas/Luftgemischs eingehalten.For example, GB-B 12 35 891 shows a control device for a gas-fired water or air heater that can be controlled by a temperature sensor and has a control valve for the heating gas supply as well as an actuator controlled in the same direction for supplying the combustion air. There, a spring-loaded diaphragm drive is connected to the outlet line leading to the burner of the gas control valve controlled by the temperature sensor, which drives an air flap in the combustion air supply duct. According to a further embodiment described there, the diaphragm drive influences the speed of the blower motor for supplying the combustion air via a brake. From EP-B 0 036 613 a control device serving the same purpose is known, in which a servo pressure controller compares the pressure at the outlet of the gas control valve or at the outlet of the air quantity actuator with a setpoint determined by the temperature sensor and with its outlet pressure both the drive of the gas control valve and controls that of the air volume actuator. In both cases, a predetermined gas / air ratio of the gas / air mixture fed to the burner is therefore maintained.

Bei einer aus EP-B 0 062 855 bekannten Regeleinrichtung wird das Gasventil von einem Temperaturregler, beispielsweise einem Raumthermostaten oder Kesselwasserthermostaten derart gesteuert, daß dem Brenner eine zur Erzeugung der benötigten Wärmemenge erforderliche Gasmenge zugeführt wird. Zur Steuerung der Verbrennungsluftmenge ist im Rauchgasabzug ein Sauerstoff- oder Kohlendioxydsensor angeordnet, der anhand der Verbrennungs­produkte feststellt, ob die zur Erzielung einer optimalen Verbrennung erforderliche Verbrennungsluftmenge dem Brenner zugeführt wird. Ist dies nicht der Fall, so verändert sein Ausgangssignal über einen Regler die Stellung einer im Luftkanal angeordneten Luftklappe oder die Drehzahl eines die Verbrennungs­luft bereitstellenden Gebläses. Die Anbringung eines solchen Rauchgassensors ist jedoch vielfach schwierig, wenn man ver­langt, daß dieser ein zuverlässiges, den tatsächlichen Zustand der Verbrennung kennzeichnendes Ausgangssignal liefert. Außerdem sind solche Sensoren im Rauchgaskanal starker Verschmutzung und ggf. Korrosion ausgesetzt. Günstiger ist deshalb die Einhaltung optimaler Verbrennungsbedingungen dadurch, daß man die Ver­brennungsluftmenge selbsttätig der dem Brenner jeweils zuge­führten Gasmenge anpaßt.In a control device known from EP-B 0 062 855, the gas valve is controlled by a temperature controller, for example a room thermostat or boiler water thermostat, in such a way that a quantity of gas required to generate the required amount of heat is fed to the burner. To control the amount of combustion air, an oxygen or carbon dioxide sensor is arranged in the flue gas outlet, which uses the combustion products to determine whether the amount of combustion air required to achieve optimal combustion is in the burner is fed. If this is not the case, its output signal changes the position of an air flap arranged in the air duct or the speed of a fan providing the combustion air via a controller. However, the attachment of such a flue gas sensor is often difficult if it is required that it provide a reliable output signal which characterizes the actual state of the combustion. In addition, such sensors in the flue gas duct are exposed to severe contamination and possibly corrosion. It is therefore more favorable to maintain optimal combustion conditions by automatically adjusting the amount of combustion air to the amount of gas supplied to the burner.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine hierfür geeignete Durchfluß-­Regeleinrichtung zu schaffen, welche die tatsächlichen Mengen­ströme mißt und einander anpaßt. Die eingangs erwähnten pneumatischen Systeme sehen eine solche Messung der Mengenströme nicht vor, sondern nur eine Anpassung der jeweiligen Position der Stellglieder. Darüber hinaus soll mit der Erfindung eine Regeleinrichtung geschaffen werden, die leicht an unterschied­liche Betriebsbedingungen anpaßbar ist. Zur Messung der Mengen­ströme sollen herkömmliche Fühler verwendbar sein, welche leicht in den entsprechenden Luft- und Gasleitungen anbringbar und zuverlässig sind und die Strömung in den Leitungen möglichst wenig beeinträchtigen. Solche Fühler stehen in der Form von beheizten Widerständen zur Verfügung, die durch den Mengenstrom in Abhängigkeit von dessen Stromstärke gekühlt werden. So zeigt beispielsweise die EP-A 00 21 291 einen Mengendurchfluß­messer, bei dem das strömende Medium an zwei stromdurchflossenen elektrischen Leitern vorbeigeführt wird. Die Stromerhöhung, die zum Aufrechterhalten des Temperaturunterschieds zwischen den beiden Leitern erforderlich ist, wird als Maß für die Durchfluß­menge ausgewertet. Weiterhin zeigt die US-A 44 78 076 einen Strömungsmesser, bei dem in den Strömungskanal in Strömungs­richtung hintereinander ein erster temperaturabhängiger Widerstand, ein Heizwiderstand und ein zweiter temperaturab­hängiger Widerstand, alle in Dünnschichttechnik auf einem Halbleitersubstrat angebracht, angeordnet sind. Der stromauf­wärts vom Heizer angebrachte Meßwiderstand wird durch den Mengenstrom gekühlt, und der stromabwärts vom Heizer angeordnete Meßwiderstand wird durch den mit Hilfe des Heizers aufgeheizten Teilmengenstrom erwärmt. Die Meßwiderstände sind, ebenso wie beim zuvor genannten Mengendurchflußmesser, in einer Brücken­schaltung angeordnet, so daß die Spannung an der Brücken­diagonale ein Maß für die durch den Mengenstrom hervorgerufene Temperaturdifferenz ist. Eine zur Einstellung der Temperatur des Heizers auf einen vorgegebenen Temperaturwert dienende Schaltung ist in Fig. 4 und eine die Differenzspannung der Brückenschal­tung mit den Meßwiderständen auswertende Schaltungsanordnung ist in Fig. 5 der US-A 44 78 076 wiedergegeben.The object of the invention is to provide a flow control device suitable for this purpose, which measures and adjusts the actual flow rates. The pneumatic systems mentioned at the beginning do not provide for such a measurement of the mass flows, but only an adaptation of the respective position of the actuators. In addition, the invention aims to provide a control device that can be easily adapted to different operating conditions. Conventional sensors should be used to measure the volume flows, which are easy to install in the corresponding air and gas lines and are reliable and which have as little impact as possible on the flow in the lines. Such sensors are available in the form of heated resistors that flow through the mass flow be cooled depending on its current strength. For example, EP-A 00 21 291 shows a mass flow meter in which the flowing medium is guided past two current-carrying electrical conductors. The current increase required to maintain the temperature difference between the two conductors is evaluated as a measure of the flow rate. Furthermore, US Pat. No. 4,478,076 shows a flow meter in which a first temperature-dependent resistor, a heating resistor and a second temperature-dependent resistor, all arranged in thin-film technology on a semiconductor substrate, are arranged one behind the other in the flow channel in the direction of flow. The measuring resistor installed upstream from the heater is cooled by the mass flow, and the measuring resistor arranged downstream from the heater is heated by the partial flow heated by means of the heater. The measuring resistors are arranged in a bridge circuit, as in the case of the aforementioned flow meter, so that the voltage across the diagonal of the bridge is a measure of the temperature difference caused by the volume flow. A circuit used to set the temperature of the heater to a predetermined temperature is shown in FIG. 4 and a circuit arrangement evaluating the differential voltage of the bridge circuit with the measuring resistors is shown in FIG. 5 of US Pat. No. 4,478,076.

Die gestellte Aufgabe wird gelöst durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung. Sie zeichnet sich durch hohe Zuverlässigkeit und Flexibilität hinsichtlich ihrer Anpassung an unterschiedliche Betriebsbedingungen aus und läßt sich platzsparend in hybrider oder integrierter Schaltungstechnik herstellen. Sie kann folglich als Modul in einem kompakten Gasregelgerät untergebracht werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.The object is achieved by the in claim 1 featured invention. It is characterized by high reliability and flexibility with regard to its adaptation to different operating conditions and can be produced in a space-saving manner using hybrid or integrated circuit technology. It can therefore be accommodated as a module in a compact gas control unit. Advantageous refinements result from the subclaims.

Die Erfindung wird nachfolgenden anhand in den Zeichnungen wieder­gegebener Ausführungsbeispiele erläutert. Dabei zeigt

  • Fig. 1 das Blockschaltbild einer Heizvorrichtung mit Brenner, Gebläse, Gasventil und Durchfluß-­Regeleinrichtung gemäß der Erfindung;
  • Fig. 2 das Prinzipschaltbild einer Widerstandsmeßbrücke zur Strömungsmessung;
  • Fig. 3 eine Ausführungsform der Durchfluß-Regelein­richtung; und
  • Fig. 4 den Verlauf der Speisespannung für die beiden Meßbrückenschaltungen der Regeleinrichtung.
  • Fig. 5 den Spannungsverlauf auf den Leitungen 31, 33, 34 in Fig. 3.
The invention is explained below with reference to exemplary embodiments shown in the drawings. It shows
  • Figure 1 is a block diagram of a heating device with a burner, fan, gas valve and flow control device according to the invention.
  • 2 shows the basic circuit diagram of a resistance measuring bridge for flow measurement;
  • Fig. 3 shows an embodiment of the flow control device; and
  • Fig. 4 shows the course of the supply voltage for the two measuring bridge circuits of the control device.
  • 5 shows the voltage curve on lines 31, 33, 34 in FIG. 3.

In Fig. 1 beheizt ein Brenner ein den Wärmeaustauscher 2 eines Wassererhitzers und wird über die Leitung 3 mit Gas sowie über die Leitung 4 mit der erforderlichen Verbrennungsluft versorgt. In die Gasleitung 3 sind zwischen dem Gasanschluß 5 und dem Brenner 1 ein Gassicherheitsventil 6 und ein Gasregelventil 7 eingeschaltet. Ein Thermoelement 8 überwacht das Vorhandensein der Flamme am Brenner 1 und hält das Sicherheitsventil 6 nur solange geöffnet, wie eine solche Flamme vorhanden ist. Mit dem Regelventil 7 wird die dem Brenner 1 zugeführte Gasmenge geregelt. Die erforderliche Verbrennungsluft stellt ein Gebläse 8 zur Verfügung, dessen Drehzahl mit Hilfe eines Drehzahlreglers 9 veränderbar ist. Ein Temperaturfühler 10 mißt die Temperatur in einem zu beheizenden Raum oder in einem Wasserkessel und leitet ein dieser Temperatur entsprechendes Signal dem Thermostaten 11 zu. Dieser vergleicht den gemessenen Temperatur­wert mit einem am Einstellknopf 12 eingestellten Temperatursoll­wert und liefert in Abhängigkeit von der Regelabweichung ein Eingangssignal an den Drehzahlregler 9. Dieser erhöht die Drehzahl des Gebläses 8 und damit die geförderte Luftmenge sofern die gemessene Temperatur unter dem Sollwert liegt. Liegt die Meßtemperatur über dem Sollwert, so wird die vom Gebläse 8 geförderte Verbrennungsluftmenge verringert. Mit Hilfe des Strömungsfühlers 13 in der Gasleitung 3 wird der Gasstrom und damit bei bekanntem Leitungsquerschnitt die pro Zeiteinheit geförderte Gasmenge, d. h. der Gasdurchsatz gemessen, während ein entsprechender Strömungsfühler 14 in der Luftleitung 4 den Verbrennungsluftdurchsatz mißt. Die Regeleinrichtung 15 erhält vom Strömungsfühler 14 ein der geförderten Luftmenge ent­sprechendes Signal und verändert in Abhängigkeit hiervon die Ventilstellung des Regelventils solange, bis der Strömungsfühler 13 in der Gasleitung 3 anzeigt, daß die der geförderten Luft­menge zugeordnete Gasmenge dem Brenner 1 zugeführt wird. Die Gasmenge wird also der Luftmenge nachgeführt. Man könnte auch umgekehrt die Gasmenge in Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur regeln und die Luftmenge der jeweils eingestellten Gasmenge nachführen. Die gezeigte Anordnung hat jedoch den Vorteil, daß das Gasventil 7 nur dann geöffnet wird, wenn ein Luftstrom in der Luftleitung 4 vorhanden ist, das Gebläse 8 also einwandfrei arbeitet. Damit wird vermieden, daß Gas ohne gleichzeitige Luftzufuhr zum Brenner 1 gelangt, und mangels eines entzündbaren Gemischs das Gas unverbrannt aus der Brennkammer 16 in den Schornstein gelangt oder sich in der Brennkammer ein explosibles Gemisch bildet.In Fig. 1, a burner heats a heat exchanger 2 of a water heater and is supplied with gas via line 3 and via line 4 with the necessary combustion air. In the gas line 3 are between the gas connection 5 and the Burner 1 a gas safety valve 6 and a gas control valve 7 turned on. A thermocouple 8 monitors the presence of the flame on the burner 1 and only keeps the safety valve 6 open as long as such a flame is present. With the control valve 7, the amount of gas supplied to the burner 1 is controlled. The required combustion air is provided by a blower 8, the speed of which can be changed with the aid of a speed controller 9. A temperature sensor 10 measures the temperature in a room to be heated or in a water boiler and sends a signal corresponding to this temperature to the thermostat 11. This compares the measured temperature value with a temperature setpoint set on the setting knob 12 and, depending on the control deviation, supplies an input signal to the speed controller 9. This increases the speed of the fan 8 and thus the amount of air delivered if the measured temperature is below the setpoint. If the measurement temperature is above the target value, the amount of combustion air delivered by the blower 8 is reduced. With the help of the flow sensor 13 in the gas line 3, the gas flow and thus with a known line cross-section the amount of gas delivered per unit of time, ie the gas throughput, is measured, while a corresponding flow sensor 14 in the air line 4 measures the combustion air throughput. The control device 15 receives from the flow sensor 14 a signal corresponding to the amount of air conveyed and changes the valve position of the control valve as a function thereof until the flow sensor 13 in the gas line 3 indicates that the amount of gas associated with the amount of air conveyed is supplied to the burner 1. The amount of gas is therefore tracked to the amount of air. Conversely, one could also regulate the amount of gas as a function of the measured temperature and adjust the amount of air to the set amount of gas. However, the arrangement shown has the advantage that the gas valve 7 is only opened when there is an air flow in the air line 4, that is, the fan 8 is working properly. This prevents gas from reaching burner 1 without a simultaneous supply of air and, in the absence of an ignitable mixture, the gas passes unburned from combustion chamber 16 into the chimney or an explosive mixture forms in the combustion chamber.

Die in Fig. 2 wiedergegebene unsymmetrische Brückenschaltung zur Messung eines Mengenstroms wird aus einer Gleichspannungsquelle 20 gespeist und enthält zwei gleiche temperaturabhängige Widerstände W1 und W2 von beispielsweise jeweils 1kOhm. Beide temperaturabhängigen Widerstände sind an unterschiedlich hohe Versorgungsspannungen angeschlossen. Der rechte temperaturab­hängige Widerstand W2 liegt in Reihe mit zwei Widerständen R1 und R2 an der vollen Versorgungsspannung U der Gleich­spannungsquelle. Dabei hat der Widerstand R1 beispielsweise einen Wert von 1200 Ohm und der Widerstand R2 einen Wert von 133 Ohm. Der linke temperaturabhängige Widerstand liegt mit einem weiteren Festwiderstand R3 in Reihe, der beispielsweise 1kOhm beträgt. Dieser Teil der Brücke wird jedoch nicht mit der vollen Versorgungsspannung U, sondern mit der Spannung am Abgriff 21 des Spannungsteilers, bestehend aus den Widerständen R4 und R5 gespeist. Dabei hat der Widerstand R4 beispielsweise einen Wert von 90k Ohm und der Widerstand R5 einen Wert von 10 kOhm. Der linke Zweig der Brückenschaltung mit den Widerständen W1 und R3 ist über einen Trennverstärker V1 an den Abgriff 21 ange­schlossen. Wegen der unterschiedlichen Anschlüsse an die Ver­sorgungsspannung U durchfließt den temperaturabhängigen Widerstand W2 in diesem Beispiel ein 7,5mal höherer Strom als den mit nur einem Zehntel der Versorgungsspannung gespeisten temperaturabhängigen Widerstand W1. Folglich nimmt der Widerstand W2 die ungefähr 56fache Leistung auf, verglichen mit der Leistungsaufnahme des temperaturabhängigen Widerstands W1. Es ergibt sich also eine Temperaturdifferenz zwischen den beiden Widerständen. Die Versorgungsspannung U der Gleichspannungs­quelle 20 ist so dimensioniert, daß der Widerstand des Widerstands W2 bis auf 1333 Ohm ansteigt, sofern die temperaturabhängigen Widerstände W1 und W2 nicht durch einen Mengenstrom gekühlt werden. Gleichwohl stehen an den beiden Eingängen (-) und (+) des Differenzverstärkers V2 solange die gleichen Potentiale, wie keiner der temperaturabhängigen Widerstände W1 und W2 durch einen Mengenstrom gekühlt wird. Der Eingang (-) ist nämlich an den Diagonalpunkt 22 unmittelbar angeschlossen, während der Eingang (+) an den Abgriff 23 des aus den Widerständen R1 und R2 bestehenden Spannungsteilers angeschlossen ist und folglich nur eine Spannung in Höhe von einem Zehntel der am anderen Diagonalpunkt 24 stehenden Spannung erhält. Solange kein Mengenstrom vorhanden ist, liefert folglich der Verstärker V2 kein Ausgangssignal.The asymmetrical bridge circuit shown in FIG. 2 for measuring a mass flow is fed from a DC voltage source 20 and contains two identical temperature-dependent resistors W1 and W2 of 1 kOhm each, for example. Both temperature-dependent resistors are connected to different supply voltages. The right temperature-dependent resistor W2 is in series with two resistors R1 and R2 at the full supply voltage U of the DC voltage source. Resistor R1 has a value of 1200 ohms and resistor R2 has a value of 133 ohms. The left temperature-dependent resistor is in series with another fixed resistor R3, which is 1kOhm, for example is. However, this part of the bridge is not supplied with the full supply voltage U, but rather with the voltage at the tap 21 of the voltage divider, consisting of the resistors R4 and R5. Resistor R4 has a value of 90 k ohms and resistor R5 has a value of 10 k ohms. The left branch of the bridge circuit with the resistors W1 and R3 is connected to the tap 21 via an isolating amplifier V1. Because of the different connections to the supply voltage U, the temperature-dependent resistor W2 in this example flows through a current 7.5 times higher than the temperature-dependent resistor W1 fed with only one tenth of the supply voltage. Consequently, the resistor W2 consumes approximately 56 times the power compared to the power consumption of the temperature-dependent resistor W1. So there is a temperature difference between the two resistors. The supply voltage U of the DC voltage source 20 is dimensioned such that the resistance of the resistor W2 rises to 1333 ohms, provided that the temperature-dependent resistors W1 and W2 are not cooled by a mass flow. Nevertheless, the same potentials are present at the two inputs (-) and (+) of the differential amplifier V2 as long as none of the temperature-dependent resistors W1 and W2 is cooled by a mass flow. The input (-) is namely directly connected to the diagonal point 22, while the input (+) to the tap 23 of the voltage divider consisting of the resistors R1 and R2 is connected and consequently only receives a voltage equal to one tenth of the voltage at the other diagonal point 24. As long as there is no mass flow, the amplifier V2 consequently does not deliver an output signal.

Tritt hingegen ein Mengenstrom auf, der die temperaturabhängigen Widerstände W1 und W2 kühlt, so wird der von einem größeren Strom durchflossene und folglich auf eine höhere Temperatur aufgeheizte Widerstand W2 stärker gekühlt als der temperaturab­hängige Widerstand W1. Der Widerstand W2 ändert also seinen Widerstandswert stärker als den Widerstand W1, und die Brücke ist nicht länger abgeglichen. An den Eingängen (-) und (+) des Verstärkers V2 stehen vielmehr unterschiedliche Potentiale und der Verstärker V2 liefert ein Ausgangssignal entsprechend dem Brückenungleichgewicht. Dieses Ausgangssignal ist bei ent­sprechender Dimensionierung der Brücke der Strömungsgeschwindig­keit und folglich bei vorgegebenem Querschnitt der Strömungs­leitung dem Durchsatz, d. h. der Strömungsmenge pro Zeiteinheit proportional.If, on the other hand, a volume flow occurs that cools the temperature-dependent resistors W1 and W2, the resistor W2 through which a larger current flows and consequently is heated to a higher temperature is cooled more than the temperature-dependent resistor W1. Resistor W2 thus changes its resistance more than resistor W1, and the bridge is no longer trimmed. Rather, there are different potentials at the inputs (-) and (+) of the amplifier V2 and the amplifier V2 delivers an output signal corresponding to the bridge imbalance. With appropriate dimensioning of the bridge, this output signal is the flow rate and, consequently, the throughput, i. H. proportional to the flow rate per unit of time.

Die temperaturabhängigen Widerstände W1 und W2 der Brücken­schaltung können einen positiven Temperaturkoeffizienten (PTC) oder einen negativen Koeffizienten (NTC) haben. Anstelle einer solchen Brückenschaltung kann auch ein Strömmungsmesser in Brückenschaltung Verwendung finden, wie er in der eingangs genannten US-A 44 78 076 beschrieben ist. Auch er liefert ein der Strömungsgeschwindigkeit proportionales Ausgangssignal. Führt man dieses Ausgangssignal derart auf die Brücke zurück, daß hiermit die Brückenspeisespannung solange verändert wird, bis sich wieder Brückengleichgewicht einstellt, so ist der zur Erzeugung des Brückengleichgewichts erforderliche Strom ein Maß für das vorherige Brückenungleichgewicht, d. h. für die Strömungsgeschwindigkeit. Insoweit liefert die Brückenschaltung, unabhängig von der Art der temperaturabhängigen Widerstände und vom Aufbau der Brückenschaltung selbst ein der Strömungsge­schwindigkeit entsprechendes Ausgangssignal.The temperature-dependent resistors W1 and W2 of the bridge circuit can have a positive temperature coefficient (PTC) or a negative coefficient (NTC). Instead of such a bridge circuit, a flow meter in a bridge circuit can also be used, as described in the aforementioned US Pat. No. 4,478,076. He also delivers output signal proportional to the flow velocity. If this output signal is fed back to the bridge in such a way that the bridge supply voltage is changed until bridge equilibrium is restored, the current required to generate the bridge balance is a measure of the previous bridge imbalance, ie the flow velocity. In this respect, the bridge circuit, regardless of the type of temperature-dependent resistors and the structure of the bridge circuit itself, provides an output signal corresponding to the flow rate.

Unter Verwendung einer solchen, beispielsweise in Fig. 2 be­schriebenen oder aus der eingangs erwähnten EP-A 00 21 291 bzw. der US-A 44 78 076 bekannten Brückenschaltung zur Strömungs­messung schafft die vorliegende Erfindung eine Regeleinrichtung zum Aufrechterhalten eines vorgegebenen Gas/Luft-Mengenverhält­nisses, indem die Meßwiderstände je einer solchen Brückenschal­tung einmal dem Luftstrom und einmal dem Gasstrom ausgesetzt sind. Ein Ausführungsbeispiel einer solchen Schaltungsanordnung zeigt Fig. 3.Using such a bridge circuit for flow measurement, described for example in FIG. 2 or known from EP-A 00 21 291 or US-A 44 78 076 mentioned at the outset, the present invention creates a control device for maintaining a predetermined gas / air ratio by the measuring resistors of such a bridge circuit are exposed to the air flow and the gas flow. 3 shows an exemplary embodiment of such a circuit arrangement.

Die in Fig. 3 wiedergegebene Regeleinrichtung 15 umfaßt zwei Brückenschaltungen BR1 und BR2, von denen die Brückenschaltung BR1, wie zuvor anhand von Fig. 2 erläutert, zwei temperaturab­hängige Widerstände W1 und W2 enthält, welche der Luftströmung in der Luftzuleitung 4 zur Brennkammer 16 ausgesetzt sind, um den Verbrennungsluftdurchsatz zu messen. Die andere Brücken­schaltung BR2 hat praktisch den gleichen Aufbau und enthält ebenfalls zwei temperaturabhängige Widerstände W3 und W4, welche der Gasströmung in der Gasleitung 3 ausgesetzt sind und den Gasdurchsatz zum Brenner 1 messen. Der Querschnitt der Luft- und Gaszufuhrleitungen 4 und 3 wird als bekannt vorausgesetzt, so daß die Strömungsgeschwindigkeit ein Maß für den Durchsatz ist.The control device 15 shown in FIG. 3 comprises two bridge circuits BR1 and BR2, of which the bridge circuit BR1, as explained above with reference to FIG. 2, contains two temperature-dependent resistors W1 and W2, which are exposed to the air flow in the air supply line 4 to the combustion chamber 16 , around measure the combustion air flow. The other bridge circuit BR2 has practically the same structure and also contains two temperature-dependent resistors W3 and W4, which are exposed to the gas flow in the gas line 3 and measure the gas throughput to the burner 1. The cross section of the air and gas supply lines 4 and 3 is assumed to be known, so that the flow rate is a measure of the throughput.

Beide Brückenschaltungen BR1 und BR2 sind im wesentlichen gleich aufgebaut und werden mit der gleichen Spannung U25 auf der Leitung 25 gespeist. Soweit die Bauelemente der Brückenschaltung BR1 mit der Schaltung nach Fig. 2 übereinstimmen, sind die gleichen Bezugszeichen verwendet. Als Versorgungsspannung wird der Regeleinrichtung 15 an den Klemmen 26 und 27 eine Wechsel­spannung von beispielsweise 24V zugeleitet. Mit Hilfe einer aus den Dioden D1 bis D4 bestehenden Gleichrichter-Brückenschaltung und eines Siebkondensators C1 wird auf Leitung 28 eine Gleichspannung U28 gewonnen. Ein Spannungsteiler, bestehend aus einem Widerstand R7 von beispielsweise 3,3kOhm und einer Zenerdiode Z1 mit einer Durchbruchsspannung von beispielsweise 24V liefert zusammen mit einem Transistor T1 und einer Diode D5 über den Widerstand R6 eine stabilisierte Gleichspannung U von beispielsweise 22V zur Speisung der beiden Brückenschaltungen BR1 und BR2.Both bridge circuits BR1 and BR2 are constructed essentially the same and are fed with the same voltage U25 on line 25. As far as the components of the bridge circuit BR1 match the circuit of FIG. 2, the same reference numerals are used. The control device 15 is supplied with an alternating voltage of, for example, 24 V at the terminals 26 and 27 as the supply voltage. A direct voltage U28 is obtained on line 28 with the aid of a rectifier bridge circuit consisting of diodes D1 to D4 and a filter capacitor C1. A voltage divider, consisting of a resistor R7 of, for example, 3.3 kOhm and a Zener diode Z1 with a breakdown voltage of, for example, 24V, together with a transistor T1 and a diode D5, supplies a stabilized DC voltage U of, for example, 22V via the resistor R6 to supply the two bridge circuits BR1 and BR2.

Die Brückenschaltung BR1 liefert wie zuvor erläutert an ihren Diagonalpunkten 22 und 24 eine Differenzspannung, die nach Teilung über den Spannungsteiler R1, R2 an dessen Abgriff 21 den beiden Eingängen des Verstärkers V2 zugeführt wird. Dieser ist mit Hilfe eines Kondensators C2 von beispielsweise 4,7nF und eines Widerstandes R8 von beispielsweise 10kOhm zu einem Relaxationsoszillator ergänzt. Seine impulsförmige Ausgangs­spannung wird mittels des Transistorpaars T2, T3 verstärkt und über einen Kondensator C3 von beispielsweise 10 µF und einen Widerstand R9 von beispielsweise 47 Ohm der Gleichspannung U auf der Leitung 25 überlagert. Der Spannungsverlauf auf der Leitung 25 ist in Fig. 4 dargestellt. Diese Spannung setzt sich aus einer Gleichspannung U von beispielsweise 22V und einer über­lagerten Impulsspannung von ebenfalls 22V zusammen. Die Impuls­spannung entsteht jedoch, wie zuvor anhand von Fig. 2 erläutert, nur dann, wenn die temperaturabhängigen Widerstände durch einen Mengenstrom abgekühlt werden. Bei fehlendem Mengenstrom führt die Leitung 25 nur den Gleichspannungsanteil U, wie er von der Gleichstromversorgungsschaltung D1 bis D4, C1 über den Spannungsregler R7 AZ1, T1, D5 geliefert wird. Die durch den Relaxationsoszillator automatisch impulsbreitenmodulierte Impulsspannung sorgt dafür, daß die Brückenspeisespannung solange verändert wird, bis sich wieder Brückengleichgewicht einstellt.The bridge circuit BR1, as previously explained, supplies a differential voltage at its diagonal points 22 and 24 which follows Division via the voltage divider R1, R2 at its tap 21 is fed to the two inputs of the amplifier V2. This is supplemented with the aid of a capacitor C2 of for example 4.7nF and a resistor R8 of for example 10kOhm to form a relaxation oscillator. Its pulse-shaped output voltage is amplified by means of the transistor pair T2, T3 and superimposed on the line 25 via a capacitor C3 of, for example, 10 μF and a resistor R9 of, for example, 47 ohms. The voltage curve on line 25 is shown in FIG. 4. This voltage is composed of a DC voltage U of, for example, 22V and a superimposed pulse voltage of also 22V. However, as previously explained with reference to FIG. 2, the pulse voltage only arises when the temperature-dependent resistors are cooled by a mass flow. In the absence of a mass flow, the line 25 carries only the direct voltage component U, as supplied by the direct current supply circuit D1 to D4, C1 via the voltage regulator R7 AZ1, T1, D5. The pulse-width-modulated pulse voltage, which is automatically modulated by the relaxation oscillator, ensures that the bridge supply voltage is changed until bridge equilibrium is restored.

Die der Messung des Gasdurchsatzes dienende Brückenschaltung BR2 enthält außer den beiden erwähnten temperaturabhängigen Wider­ständen W3 und W4 noch im linken Zweig einen Kondensator C6 von beispielsweise 1 nF, einen Widerstand R11 von beispielsweise 953 Ohm sowie einen Abgleichwiderstand R12 und im rechten Zweig die Reihenschaltung von drei Widerständen R13 von beispielsweise 1200 Ohm, R14 von beispielsweise 10 Ohm und R15 von beispiels­weise 120 Ohm. Ein mit Hilfe eines Rückführkondensators C4 von beispielsweise 22 µF als integrierender Verstärker geschalteter dritter Verstärker V3 ist mit seinem nicht invertierenden Eingang (+) an den einen Diagonalpunkt 29 und mit seinem invertierenden Eingang (-) über einen Widerstand R16 von beispielsweise 47kOhm an den anderen Diagonalpunkt 30 der zweiten Brückenschaltung BR2 angeschlossen. Sein auf Grund der Filterwirkung des linken Zweigs dreieckförmiges Ausgangssignal U31 auf der Leitung 31 wird dem nicht invertierenden Eingang (+) des als Vergleicher dienenden vierten Operationsverstärkers V4 zugeleitet, während dessen invertierender Eingang (-) an den Abgriff 32 zwischen den Widerständen R14 und R15 im rechten Brückenzweig der Brücke BR2 angeschlossen ist. Von dort erhält der invertierende Eingang ein impulsförmiges Signal U33. Durch Vergleich dieses impulsförmigen Signals U33 auf der Leitung 33 mit dem dreieckförmigen Signal U31 auf der Leitung 31 entsteht am Ausgang 34 des Vergleichers V4 ein in seiner Impulslänge moduliertes Rechtecksignal U34, dessen Frequenz mit derjenigen der Impulsspannung auf der Leitung 25 übereinstimmt. Dieses impulslängenmodulierte Signal U34 gelangt über einen Widerstand R17 von beispielsweise 1kOhm an die Basis eines Transistors T4, dessen Kollektor mit der Basis eines weiteren Transistors T5 verbunden ist. Der Transistor T4 ist in Reihe mit einem Widerstand R18 von beispielsweise 3,3kOhm zwischen die Gleichspannungsversorgungsleitung 28 und Bezugspotential 35 eingeschaltet. An die Leitung 36 zwischen Widerstand R18 und Kollektor des Transistors T4 ist ferner die Basis eines Transistors T6 angeschlossen, der zusammen mit zwei weiteren Transistoren T7 und T8 im Ladestromkreis für den Kondensator C5 von beispielsweise 22 µF liegt. Dieser Ladestromkreis führt von der Leitung 28 über die Leistungsstufe T7 bis T8 und die Diode D6 zum Kondensator C5, während in dessen Entladestromkreis bei gesperrter Diode D6 die Erregerwicklung 37 des Gasventils 7 und der Transistor T5 eingeschaltet sind. Zur Erzeugung des dreieckförmigen Signals U31 kann anstelle des Kondensators C6 ein trägheitsbehafteter Verstärker V3 Verwendung finden.The bridge circuit BR2 used to measure the gas throughput contains, in addition to the two temperature-dependent resistors W3 and W4 mentioned, a capacitor C6 in the left branch For example, 1 nF, a resistor R11 of, for example, 953 ohms and a trimming resistor R12 and, in the right branch, the series connection of three resistors R13 of, for example, 1200 ohms, R14 of, for example, 10 ohms and R15 of, for example, 120 ohms. A third amplifier V3, which is connected as an integrating amplifier with the aid of a feedback capacitor C4 of, for example, 22 μF, is connected to the one diagonal point 29 with its non-inverting input (+) and to the other diagonal point with its inverting input (-) via a resistor R16, for example 47kOhm 30 of the second bridge circuit BR2 connected. Its due to the filter effect of the left branch triangular output signal U31 on line 31 is fed to the non-inverting input (+) of the fourth operational amplifier V4 serving as a comparator, while its inverting input (-) to the tap 32 between the resistors R14 and R15 im right bridge branch of the BR2 bridge is connected. From there, the inverting input receives a pulse-shaped signal U33. By comparing this pulse-shaped signal U33 on line 33 with the triangular signal U31 on line 31, a square-wave signal U34 modulated in pulse length is produced at the output 34 of comparator V4, the frequency of which corresponds to that of the pulse voltage on line 25. This pulse-length-modulated signal U34 reaches the base of a transistor T4 via a resistor R17 of, for example, 1 kOhm, the collector of which is connected to the base of a further transistor T5 connected is. The transistor T4 is connected in series with a resistor R18 of, for example, 3.3 kOhm between the DC voltage supply line 28 and reference potential 35. Also connected to line 36 between resistor R18 and collector of transistor T4 is the base of a transistor T6 which, together with two further transistors T7 and T8, lies in the charging circuit for capacitor C5 of, for example, 22 μF. This charging circuit leads from line 28 via power stage T7 to T8 and diode D6 to capacitor C5, while in its discharge circuit when diode D6 is blocked, excitation winding 37 of gas valve 7 and transistor T5 are switched on. To generate the triangular signal U31, an inertia amplifier V3 can be used instead of the capacitor C6.

Aufgabe der Regeleinrichtung 15 ist es, das Gasventil 7 jeweils soweit zu öffnen, daß der Gasdurchsatz dem mit der Brücke BR1 gemessenen Luftdurchsatz proportional ist, beispielsweise Gas- und Luftdurchsatz im Verhältnis 1:10 stehen, wie dies bei Erdgas für eine optimale Verbrennung angestrebt wird. Durch Stromfluß in einer Erregerspule 37 steuerbare Gasmagnetventile sind an sich bekannt, beispielsweise aus EP-B 00 39 000. Die Regelein­richtung arbeitet folgendermaßen:The task of the control device 15 is to open the gas valve 7 to such an extent that the gas throughput is proportional to the air throughput measured with the bridge BR1, for example gas and air throughput in a ratio of 1:10, as is the case with natural gas for optimal combustion . Gas solenoid valves controllable by current flow in an excitation coil 37 are known per se, for example from EP-B 00 39 000. The control device works as follows:

Jede der beiden Brücken BR1 und BR2 ist im Ruhezustand jeweils dann abgeglichen, wenn

  • a) der Brücke eine Versorgungsgleichspannung U von beispiels­weise 22V zugeführt wird und
  • b) die temperaturempfindlichen Widerstände W1 und W2 bzw. W3 und W4 nicht durch eine Luft- oder Gasströmung gekühlt werden.
Each of the two bridges BR1 and BR2 is calibrated in the idle state if
  • a) the bridge is supplied with a DC supply voltage U of, for example, 22V and
  • b) the temperature-sensitive resistors W1 and W2 or W3 and W4 are not cooled by an air or gas flow.

Sind beide Bedingungen erfüllt, so erzeugt die Brücke BR1 am Ausgang des Verstärkers V1 kein impulsförmiges Signal und die Brücke BR2 am Ausgang des Verstärkers V3 kein dreieckförmiges Signal. Damit fehlt auch eine impulslängenmodulierte Impulsfolge auf der Leitung 34, so daß der Transistor T4 gesperrt bleibt und der Kondensator C5 zwar über die Leistungsstufe T6 bis T8 und die Diode D6 aufgeladen, nicht aber über den Transistor T5 entladen wird und folglich auch keinen Strom zum öffnen des Gasventils 7 liefern kann.If both conditions are met, the bridge BR1 at the output of the amplifier V1 does not generate a pulse-shaped signal and the bridge BR2 at the output of the amplifier V3 does not generate a triangular signal. This means that a pulse-length-modulated pulse sequence is also missing on line 34, so that transistor T4 remains blocked and capacitor C5 is charged via power stages T6 to T8 and diode D6, but is not discharged via transistor T5 and consequently also no current to open of the gas valve 7 can deliver.

Wird, beispielsweise weil der Thermostat 11 die Zufuhr von Wärme zum beheizten Raum anfordert, über den Drehzahlregler 9 das Gebläse 8 in Gang gesetzt und somit eine Luftströmung in der Luftzufuhrleitung 4 erzeugt, so werden die Widerstände W1 und W2 des Luftströmungsfühlers 14 durch diese Luftströmung gekühlt und zwar in einem von der Stärke des Luftstroms abhängigen Maße. Infolge des unsymmetrischen Aufbaus der Brücke BR1 entsteht, wie anhand von Fig. 2 erläutert, eine Differenzspannung zwischen den Brückenpunkten 22 und 23, so daß der hieran angeschlossene Verstärker V2 zu schwingen anfängt und zwar mit einer Frequenz die von der Höhe der Brückendifferenzspannung und damit von der Stärke des Luftstroms abhängt. Diese impulsförmige Spannung (vergl. oberen Kurvenzug in Fig. 4) wird vom Ausgang der beiden Transistoren T2 und T3 über den Kondensator C3 sowie den Widerstand R10 auf die Brückenspeiseleitung 25 gegeben und überlagert sich dort der Gleichspannung U. Die Diode D5 verhindert eine Weitergabe der impulsförmigen Spannung in die Stromversorgungsschaltung am Eingang der Regeleinrichtung 15.If, for example because the thermostat 11 requests the supply of heat to the heated room, the fan 8 is started via the speed controller 9 and thus an air flow is generated in the air supply line 4, the resistors W1 and W2 of the air flow sensor 14 are cooled by this air flow to an extent dependent on the strength of the air flow. As a result of the asymmetrical structure of the bridge BR1, as explained with reference to FIG. 2, a differential voltage arises between the bridge points 22 and 23, so that the amplifier V2 connected to it begins to oscillate, with a frequency that corresponds to the level of the bridge differential voltage and thus the Airflow strength depends. This pulse-shaped voltage (cf. upper curve in Fig. 4) is given by the output of the two transistors T2 and T3 via the capacitor C3 and the resistor R10 to the bridge feed line 25 and is superimposed there on the DC voltage U. The diode D5 prevents the transmission of the pulse-shaped voltage in the power supply circuit at the input of the control device 15.

Da die beiden temperaturabhängigen Widerstände W1 und W2, wie zuvor erwähnt, unterschiedlich stark aufgeheizt sind und folglich durch den Luftstrom unterschiedlich stark gekühlt werden - die Wärmeabgabe des rechten Widerstands W2 ist beispielsweise 56mal so groß wie die des linken Widerstands W1 - kommt der durch die Brückenschaltung, den nachgeschalteten Oszillator und die von ihm erzeugte impulsförmige Speisespannung für die Brücke gebildete Regelkreis dann zu einem Gleichgewichtszustand, wenn sich zwischen den beiden Widerständen W1 und W2 eine vorgegebene Temperaturdifferenz einstellt, nämlich die gleiche, wie bei fehlendem Luftstrom. Die Frequenz der Impulsfolge ändert sich hierzu, beispielsweise in einem Bereich von 500 Hz bis 3kHz, während die Impulsbreite konstant bleibt und beispielsweise zwischen 100 und 200 us beträgt.Since the two temperature-dependent resistors W1 and W2, as mentioned above, are heated to different extents and are consequently cooled to different extents by the air flow - the heat output of the right-hand resistor W2 is, for example, 56 times greater than that of the left-hand resistor W1 - that comes from the bridge circuit , the downstream oscillator and the pulse-shaped supply voltage generated by it for the bridge control circuit to an equilibrium state when a predetermined temperature difference occurs between the two resistors W1 and W2, namely the same as in the absence of air flow. For this purpose, the frequency of the pulse sequence changes, for example in a range from 500 Hz to 3 kHz, while the pulse width remains constant and is, for example, between 100 and 200 us.

Da die Impulsfolge nicht nur der Brücke BR1, sondern auch der den Gasstrom messenden Brücke BR2 als Speisespannung zugeführt wird, verschiebt sich auch dort das Brückengleichgewicht in Abhängigkeit von der Frequenz dieser Impulsfolge und damit von der gemessenen Luftströmung. Wie erwähnt, kann das Brücken­gleichgewicht einerseits durch Änderung der Widerstandswerte der temperaturabhängigen Widerstände W3 und W4 und andererseits durch Ändern der der Brücke zugeführten Betriebsspannung wiederhergestellt werden. Da die zugeführte Betriebsspannung durch diejenige der Brücke BR1 vorgegeben ist, bleibt somit nur eine Änderung der Widerstandswerte der im Gasstrom angeordneten Widerstände W3 und W4, wozu das Gasventil 7 entsprechend weit geöffnet werden muß. Zu diesem Zweck wird die Spannung an den Brückendiagonalpunkten 29 und 30 der den Gasstrom messenden Brücke BR2 den beiden Eingängen des integrierenden Verstärkers V3 zugeführt, der hieraus eine sich im Rhythmus der Impulsfolge U25 ändernde Dreieckspannung erzeugt. Der Gleichspannungspegel der Dreieckspannung V31 ist das Zeitintegral der Spannungs­differenz an den Diagonalpunkten 29 und 30. Die Dreieckspannung U31 gelangt an den nicht invertierenden Eingang (+) des Ver­gleichers V4. Dessen invertierender Eingang (-) ist über die Leitung 33 an den Abgriff 32 im rechten Brückenzweig W4, R13, R14, R15 angeschlossen. Die Dreieckspannung wird also mit der dort anstehenden, durch den Spannungsteiler entsprechend herab­geteilten Impusspannung verglichen. Sobald die Dreieckspannung U31 die Impulsspannung U33 erreicht, beginnt am Ausgang 34 des Vergleichers V4 ein Impuls, der dann aufhört, wenn die Dreieckspannung unter die Impulsspannung absinkt. Damit erhält man eine in Abhängigkeit von dem Gleichspannungspegel der Dreieckspannung längenmodulierte Impulsfolge V34 am Eingang des Transistors T4 (vgl. Fig 5). Während der Dauer des Impulses wird der Transistor T4 durchgeschaltet und während der Impulspause ist er gesperrt. Bei gesperrtem Transistor T4 entsteht kein Spannungsabfall am Widerstand R18, wodurch über den Widerstand R18 die Leistungsstufe T6 bis T8 durchgeschaltet und der Kondensator C5 über die Diode D6 aus der Gleichspannung auf der Leitung 28 aufgeladen wird. Die Leistungsstufe T6 bis T8 ist derart bemessen, daß der Kondensator auch der kürzest­möglichen Impulsdauer aufgeladen wird. Solange der Transistor T4 gesperrt ist, ist der Transistor T5 gesperrt. Schaltet hingegen der Transistor T4 durch, so sperrt die Leistungsstufe T6 bis T8 und der Transistor T5 schaltet durch. Dann kann sich der Kondensator C5 über die Erregerwicklung 37 des Gasventils und den Transistor T5 entladen. Der durch die Erregerwicklung fließende Strom öffnet das Ventil 7, wodurch Gas über die Leitung 3 zum Brenner 1 fließt und dabei die temperaturabhängigen Widerstände W3 und W4 des Gasstromsensors 13 kühlt. Damit wird das gewünschte Brückengleichgewicht der Brücke BR2 wieder hergestellt. Je länger die Impulse an der Basis des Transistors T4 sind, umso länger ist die Entladezeit für den Kondensator C5, d. h. umso länger sind die Stromimpulse durch die Erregerwicklung 37 des Gasventils. Dies bedeutet zugleich, daß der Erregerwicklung mehr Energie zugeführt wird als bei kurzen Impulsen und das Ventil folglich weiter öffnet als bei kurzen Impulsen. Die Brücke BR2 mit dem nachgeschalteten Integrator V3, dem Vergleicher V4 und der impulsbreiten­abhängigen Energiezufuhr zum Gasventil 7 bildet somit einen zweiten sich selbst abgleichenden Regelkreis. Diesem wird als Führungsgröße das Ausgangssignal des ersten Regelkreises, bestehend aus der Brücke BR1, dem Oszillator V2 und der durch diesen erzeugten Brückenspeisespannung U25 in Form einer vom Luftstrom abhängigen impulsförmigen Versorgungsspannung zugeführt.Since the pulse train is supplied not only to the bridge BR1, but also to the bridge BR2 measuring the gas flow as a supply voltage there, the bridge equilibrium shifts depending on the frequency of this pulse train and thus on the measured air flow. As mentioned, the bridge balance can be restored on the one hand by changing the resistance values of the temperature-dependent resistors W3 and W4 and on the other hand by changing the operating voltage supplied to the bridge. Since the supplied operating voltage is predetermined by that of the bridge BR1, only a change in the resistance values of the resistors W3 and W4 arranged in the gas stream remains, for which purpose the gas valve 7 must be opened accordingly. For this purpose, the voltage at the bridge diagonal points 29 and 30 of the bridge BR2 measuring the gas flow is fed to the two inputs of the integrating amplifier V3, which generates a triangular voltage which changes in the rhythm of the pulse sequence U25. The DC voltage level of the delta voltage V31 is the time integral of the voltage difference at the diagonal points 29 and 30. The delta voltage U31 reaches the non-inverting input (+) of the comparator V4. Its inverting input (-) is connected via line 33 to the tap 32 in the right bridge branch W4, R13, R14, R15. The triangular voltage is therefore compared with the impulse voltage present there, which is correspondingly divided by the voltage divider. As soon as the triangular voltage U31 reaches the pulse voltage U33, a pulse begins at the output 34 of the comparator V4, which stops when the triangular voltage drops below the pulse voltage. So that gets a pulse train V34 modulated in length as a function of the DC voltage level of the delta voltage at the input of transistor T4 (cf. FIG. 5). Transistor T4 is switched on during the duration of the pulse and is blocked during the pulse pause. When the transistor T4 is blocked, there is no voltage drop across the resistor R18, as a result of which the power stage T6 to T8 is switched through via the resistor R18 and the capacitor C5 is charged from the direct voltage on line 28 via the diode D6. The power stage T6 to T8 is dimensioned such that the capacitor is charged even with the shortest possible pulse duration. As long as transistor T4 is blocked, transistor T5 is blocked. If, however, the transistor T4 turns on, the power stage T6 to T8 turns off and the transistor T5 turns on. The capacitor C5 can then discharge via the excitation winding 37 of the gas valve and the transistor T5. The current flowing through the excitation winding opens the valve 7, whereby gas flows via the line 3 to the burner 1 and thereby cools the temperature-dependent resistors W3 and W4 of the gas flow sensor 13. This will restore the desired bridge balance of the BR2 bridge. The longer the pulses at the base of the transistor T4, the longer the discharge time for the capacitor C5, ie the longer the current pulses through the excitation winding 37 of the gas valve. At the same time, this means that more energy is supplied to the excitation winding than in the case of short pulses and the valve consequently opens further than with short impulses. The bridge BR2 with the downstream integrator V3, the comparator V4 and the pulse width-dependent energy supply to the gas valve 7 thus forms a second self-balancing control loop. The output signal of the first control circuit, consisting of the bridge BR1, the oscillator V2 and the bridge supply voltage U25 generated thereby, is supplied to this as a reference variable in the form of a pulse-shaped supply voltage dependent on the air flow.

Die Verwendung der den Luftstrom messenden Brücke als Führungs­größe hat den Vorteil, daß nur bei Vorhandensein eines Luft­stroms das Gasventil geöffnet werden kann. Dies erhöht die Eigensicherheit der Regeleinrichtung. Im Prinzip könnten auch die Widerstände W1 und W2 im Gasstrom und die Widerstände W3 und W4 im Luftstrom angeordnet und statt eines Gasventils 7 eine Luftklappe vorgesehen sein.The use of the bridge measuring the air flow as a reference variable has the advantage that the gas valve can only be opened if an air flow is present. This increases the intrinsic safety of the control device. In principle, the resistors W1 and W2 could also be arranged in the gas flow and the resistors W3 and W4 in the air flow, and an air flap could be provided instead of a gas valve 7.

Anstelle der hier im Ausführungsbeispiel dargestellten unsymmetrischen Brückenschaltungen mit PTC- oder NTC-Wider­ständen können auch symmetrische Brückenschaltungen, Teil­brückenschaltungen oder mit getrennten Heiz- und Fühlerwider­ständen ausgestattete Brückenschaltungen Anwendung finden, wie dies beispielsweise aus US-A 44 78 076 bekannt ist. Die Änderung der Brückenspeisespannung in Abhängigkeit von dem primär zu messenden Mengenstrom kann durch Impulsamplitudenmodulation, reine Amplitudenmodulation oder Pulsbreitenmodulation erfolgen. Dementsprechend kann auch die Steuerung des Stellgliedes im sekundären Mengenstrom, also beispielsweise des Gasventils, durch Verändern der Amplitude, der Frequenz oder des Impuls­verhältnisses eines impulsförmigen Erregerstroms oder durch Ändern der Stromstärke eines Gleichstroms erfolgen. Das Zusammenwirken der beiden durch die beiden Mengenströme beeinflußten Brückenschaltungen mit dem Stellglied im sekundären Mengenstrom kann auch auf andere Weise mit herkömmlichen Schaltungskreisen realisiert werden. Wichtig ist, daß ein erster Strömungsmeßfühler im primären Mengenstrom eine Führungsgröße für einen Regler erzeugt, der auf ein Stellglied für den sekundären Mengenstrom einwirkt und als weitere Eingangsgröße ein der Strömung im sekundären Mengenstrom abhängiges Signal erhält. Im vorliegenden Fall sind beide Brücken Teile sich selbst abgleichender Regelkreise. Dies erhöht die Zuver­lässigkeit und Stabilität der Regeleinrichtung. Von Vorteil ist ferner, daß die beschriebene Schaltung eigensicher ist, d.h. bei Ausfall einzelner Bauteile eine sichere Abschaltung der Erreger­wicklung 37 bewirkt wird.Instead of the asymmetrical bridge circuits with PTC or NTC resistors shown here in the exemplary embodiment, symmetrical bridge circuits, partial bridge circuits or bridge circuits equipped with separate heating and sensor resistors can also be used, as is known, for example, from US Pat. No. 4,478,076. The change in the bridge supply voltage as a function of the primary flow to be measured can be done by pulse amplitude modulation, pure amplitude modulation or pulse width modulation take place. Accordingly, the control of the actuator in the secondary flow, for example the gas valve, can be carried out by changing the amplitude, the frequency or the pulse ratio of a pulse-shaped excitation current or by changing the current strength of a direct current. The interaction of the two bridge circuits influenced by the two flow rates with the actuator in the secondary flow rate can also be realized in other ways with conventional circuitry. It is important that a first flow sensor in the primary flow generates a reference variable for a controller, which acts on an actuator for the secondary flow and receives as a further input variable a signal dependent on the flow in the secondary flow. In the present case, both bridges are part of self-balancing control loops. This increases the reliability and stability of the control device. It is also advantageous that the circuit described is intrinsically safe, that is, if individual components fail, the excitation winding 37 is switched off safely.

Claims (7)

1. Durchfluß-Regeleinrichtung zum Aufrechterhalten eines vor­gegebenen Gas/Luft-Mengenverhältnisses der dem Gasbrenner einer Heizvorrichtung über Leitungen vorgegebenen Quer­schnitts zugeführten Gas- und Luftmengen, gekenn­zeichnet durch a) einen ersten selbstabgleichenden elektrischen Regelkreis (BR1,T2,T3,C3,25), dem als Istwertsignal ein vom ersten Mengenstrom (z. B. vom Luftstrom) abhängiges Signal (an W1,W2) zugeführt ist und dessen Ausgangssignal (U₂₅) einerseits zum Abgleich des ersten Regelkreises und andererseits als Führungsgröße für einen zweiten Regel­kreis (BR2,V3,V4,7) dient; b) einen zweiten selbstabgleichenden Regelkreis, dem als Istwertsignal ein vom zweiten Mengenstrom (z. B. vom Gasstrom) abhängiges Signal (an W3,W4) und als Sollwert die Führungsgröße zugeführt werden und der über ein Stellglied (7) auf den zweiten Mengenstrom einwirkt. 1. Flow control device for maintaining a predetermined gas / air ratio of the gas burner of a heating device via lines of predetermined cross-section gas and air quantities, characterized by a) a first self-balancing electrical control circuit (BR1, T2, T3, C3, 25), to which a signal dependent on the first mass flow (e.g. the air flow) (at W1, W2) is fed as the actual value signal and whose output signal (U₂₅) serves on the one hand to adjust the first control loop and on the other hand serves as a reference variable for a second control loop (BR2, V3, V4,7); b) a second self-balancing control loop, to which a signal dependent on the second mass flow (e.g. from the gas flow) (at W3, W4) and the reference variable are supplied as the actual value signal and which acts on the second mass flow via an actuator (7) . 2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeich­net durch a) einen als erste Brückenschaltung (BR1) mit temperaturab­hängigen Widerständen (W1,W2) ausgebildeten Strömungs­messer für den einen Mengenstrom, z. B. den Luftstrom; b) einen als zweite Brückenschaltung (BR2) mit temperaturab­ hängigen Widerständen (W3,W4) ausgebildeten Strömungs­messer für den zweiten Mengenstrom, z.B. den Gasstrom; c) eine Gleichstromversorgungsschaltung (D1-D4,C1,Z1,T1) für beide Brückenschaltungen (BR1,BR2); d) einen durch das Ausgangssignal der ersten Brückenschaltung (BR1) gesteuerten Generator (V2,C2) zur Erzeugung eines in seiner Stärke vom gemessenen ersten Mengenstrom abhängigen zusätzlichen Speisestroms für beide Brückenschaltungen (BR1,BR2); e) einen im Stromgenerator enthaltenen Operationsverstärker (V2), dessen beiden Eingängen eine der Spannungsdifferenz an den Diagonalpunkten (22,24) der ersten Brückenschaltung (BR1) entsprechende Spannung derart zugeführt wird, daß der vom Stromgenerator erzeugte zusätzliche Speisestrom diese Spannungsdifferenz auch bei sich änderndem ersten Mengenstrom konstant hält; f) eine an die Diagonalpunkte (29,30) der zweiten Brücken­schaltung (BR2) angeschlossene Steuerschaltung (V3,V4,T4) für ein den zweiten Mengenstrom steuerendes Ventil (7). 2. Control device according to claim 1, characterized by a) a flow meter designed as a first bridge circuit (BR1) with temperature-dependent resistors (W1, W2) for the one mass flow, e.g. B. the airflow; b) one as a second bridge circuit (BR2) with temperature dependent dependent resistors (W3, W4) designed flow meters for the second flow, for example the gas flow; c) a direct current supply circuit (D1-D4, C1, Z1, T1) for both bridge circuits (BR1, BR2); d) a generator (V2, C2) controlled by the output signal of the first bridge circuit (BR1) for generating an additional feed current for both bridge circuits (BR1, BR2) which is dependent on the strength of the measured first volume flow; e) an operational amplifier (V2) contained in the current generator, the two inputs of which a voltage corresponding to the voltage difference at the diagonal points (22, 24) of the first bridge circuit (BR1) is fed in such a way that the additional feed current generated by the current generator also causes this voltage difference to change keeps the first volume flow constant; f) a control circuit (V3, V4, T4) connected to the diagonal points (29, 30) of the second bridge circuit (BR2) for a valve (7) controlling the second mass flow. 3. Regeleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge­kennzeichnet, daß der Stromgenerator (V2,C3,T2,T3) ein Impulsgenerator ist, dessen Impulsfolge­frequenz vom ersten Mengenstrom abhängt.3. Control device according to claim 2, characterized in that the current generator (V2, C3, T2, T3) is a pulse generator whose pulse repetition frequency depends on the first flow rate. 4. Regeleinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß beide Brückenschaltungen (BR1,BR2) einerseits über einen gemeinsamen Spannungsregler (T1) und eine Rückstromsperrdiode (D5) an die Gleichstrom­versorgungsschaltung (D1-D4,C1) und andererseits an den Ausgang (R10) des Stromgenerators (V2,C3,T3,T2) angeschlossen sind.4. Control device according to claim 2 or 3, characterized characterized in that both bridge circuits (BR1, BR2) on the one hand via a common voltage regulator (T1) and a reverse current blocking diode (D5) to the direct current supply circuit (D1-D4, C1) and on the other hand to the output (R10) of the current generator (V2, C3, T3 , T2) are connected. 5. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, da­durch gekennzeichnet, daß die Steuer­schaltung (V3,V4,T4) für das Ventil (7) als Impulsbreiten­modulator und das Ventil als Magnetventil ausgebildet ist.5. Control device according to one of claims 2 to 4, characterized in that the control circuit (V3, V4, T4) for the valve (7) is designed as a pulse width modulator and the valve as a solenoid valve. 6. Regeleinrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge­kennzeichnet, daß die Steuerschaltung einen Steuertransistor (T4) und wenigstens zwei wechselseitig durchschaltende Leistungstransistoren (T5; T6-T8) enthält, von denen der eine (T6-T8) im Ladestromkreis und der andere (T5) im Entladestromkreis eines die Erregerwicklung (37) des Magnetventils (7) speisenden Kondensators (C5) liegt.6. Control device according to claim 5, characterized in that the control circuit contains a control transistor (T4) and at least two mutually switching power transistors (T5; T6-T8), one of which (T6-T8) in the charging circuit and the other (T5) in the discharge circuit of a capacitor (C5) feeding the excitation winding (37) of the solenoid valve (7). 7. Regeleinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung umfaßt: a) einen mit seinen beiden Eingängen an die Diagonalpunkte (29,30) der zweiten Brückenschaltung (BR2) angeschlossenen integrierenden Verstärker (V3); b) einen Vergleicher (V4), der mit seinem einen Eingang (+) an den Ausgang des integrierenden Verstärkers (V3) und mit seinem anderen Eingang (-) an den Abgriff (32) eines zwischen den einen Eingang (-) des integrierenden Verstärkers (V3) und Bezugspotential (35) eingeschalteten Spannungsteilers (R14,R15) angeschlossen ist; c) eine an den Ausgang (34) des Vergleichers (V4) angeschlossene Treiberschaltung (T4-T8) zur Erreger­stromerzeugung für das Magnetventil (37). 7. Control device according to claim 5 or 6, characterized in that the control circuit comprises: a) an integrating amplifier (V3) connected with its two inputs to the diagonal points (29, 30) of the second bridge circuit (BR2); b) a comparator (V4), which has one input (+) to the output of the integrating amplifier (V3) and its other input (-) to the tap (32) one between the one input (-) of the integrating amplifier (V3) and reference potential (35) switched on voltage divider (R14, R15) is connected; c) a driver circuit (T4-T8) connected to the output (34) of the comparator (V4) for generating excitation current for the solenoid valve (37).
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