AT14120U1 - Vorrichtung zum Erfassen der Wärmeabgabe eines Heizkörpers - Google Patents

Abstract

Vorrichtung zum elektronischen Erfassen der Wärmeabgabe eines Heizkörpers, mit einem metallischen Rückteil (2) und einem Gehäuse, mit einer Platine (4) mit mindestens einem Temperatursensor innerhalb des Gehäuses und mit einer Detektionseinrichtung zum Detektieren des Entfernens der Platine (4) und/oder des Gehäuses und damit des mit dieser verbundenen mindestens einen Temperatursensors von der Rückplatte (2), wobei die Detektionseinrichtung eine stromdurchflossene Spule (5.1) als Teil eines elektronischen Schwingkreises (10) ist.

Description

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum elektronischen Erfassen der Wärmeabgabeeines Heizkörpers, mit einem metallischen Rückteil und einem Gehäuse, mit einer Platine mitmindestens einem Temperatursensor innerhalb des Gehäuses und mit einer Detektionseinrich¬tung zum Detektieren des Entfernens der Platine und/oder der des Gehäuses und damit des mitdieser verbundenen mindestens einen Temperatursensors von der Rückplatte.

[0002] Zur Leitung der vom Heizkörper abgegebenen Wärme zum Heizkörper- Temperatur¬sensor an der Platine ist stets ein gleichmäßig guter Kontakt zwischen dem Rückteil und demHeizkörper-Temperatursensor zu gewährleisten und in hohem Maße entscheidend für einepräzise Messung und in der Folge auch eine hohe Kostenverteilgerechtigkeit. Weiterhin müssenderartige Geräte gegen unrechtmäßiges Entfernen des Gehäuses vom Rückteil gesichert sein,insbesondere wenn eine zerstörte Plombe aufgrund von Fernablesung bei einer solchen nichtmehr unmittelbar erkannt werden kann. Damit muss auch die Kontrolle einer unrechtmäßigenEntfernung des Gehäuses vom Rückteil elektronisch erkennbar sein.

[0003] Eine gattungsgemäße Vorrichtung ist in der DE 20 2008 009 276 U beschrieben, auf dieverwiesen wird und deren Offenbarungsgehalt zum Gegenstand der vorliegenden Beschreibunggemacht wird. Bei dem aus dieser Druckschrift bekannten Heizkostenverteiler ist eine elektro¬mechanische Detektionseinrichtung zum Detektieren des Entfernens der Platine und damit desmit dieser verbundenen Temperatursensors von der Rückplatte vorgesehen. Diese Detektions¬einrichtung arbeitet zuverlässig, ist aber aufgrund ihrer Ausgestaltung als elektro-mechanischeDetektionseinrichtung, bei der eine Kontaktzunge zur Herstellung eines elektrischen Kontaktfel¬des, wobei beide in einem Schaltkreis integriert sind, aufwändig und damit nicht preiswert.

[0004] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtungdahingehend weiterzubilden, dass bei ihr ein Manipulationsversuch mit gleicher Zuverlässigkeitin konstruktiv einfacherer und preiswerterer Weise erreicht werden kann.

[0005] Erfindungsgemäß wird die genannte Aufgabe mit einer gattungsgemäßen Vorrichtunggelöst, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass die Detektionseinrichtung eine stromdurchflos¬sene Spule als Teil eines elektronischen Schwingkreises ist.

[0006] Die Erfindung sieht damit einen elektrischen Schwingkreis mit Spule und Kondensatorvor, wobei die Spule die Nähe der metallischen Rückplatte detektiert und damit dann, wenn diemetallische Rückplatte sich in der Nähe der Spule befindet, das Schwingkreisverhalten, insbe¬sondere die Dämpfung des Schwingkreises, anders ist, als dies der Fall ist, wenn die Spule voneiner metallischen Rückplatte entfernt ist. Derart kann bei Entfernen der die Spule und denTemperatursensor tragenden Platine und/oder des Gehäuses von der Rückplatte der erfin¬dungsgemäßen Vorrichtung zur Manipulation der Heizkörpertemperaturerfassung dieses ineinfacher Weise durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Vorrichtung detektiert werden.

[0007] In einer bevorzugten Ausgestaltung ist dabei vorgesehen, dass die Spule auf der demRückteil zugewandten Rückseite der Platine befestigt ist, wobei insbesondere die Spule ineinen Durchbuch eines als Platinenträger dienenden Unterteils des Gehäuses hineinragt. Wei¬tere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sehen vor, dass ein Spulenkern der Spule mitseiner der Platine abgewandten freien Seite am Rückteil anliegt und/oder das Rückteil im Be¬reich der Spule eine Erhöhung aufweist.

[0008] Weitere bevorzugte Ausgestaltungen sehen vor, dass ein Mikrocontroller ausgelegt, denSchwingkreis mit einem Spannungsimpuls beaufschlagt und die Zeit bis zum Unterschreitendes Spannungswerts der durch den Spannungsimpuls ausgelösten Schwingungen desSchwingkreises unter einem vorgegebenen Schwellwert detektiert, wobei insbesondere derMikrocontroller dazu ausgelegt ist, ein Überschreiten einer vorgegebenen Normzeit zu detektie¬ren, bis der Spannungswert der Schwingungen des Schwingkreises unter den vorgegebenenSchwellwert fällt und in einem solchen Fall ein Manipulationssignal in einem Speicher speichert.

[0009] Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Be¬zugnahme auf die Zeichnung im Einzelnen erläutert ist.

[0010] Dabei zeigt: [0011] Fig. 1 die wesentlichen Teile einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in perspektivi¬ scher Explosionsdarstellung; [0012] Fig. 2 die Teile der Fig. 1 der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Seitenansicht in

Explosionsdarstellung; [0013] Fig. 3 einen Schnitt auf der Höhe der erfindungsgemäß vorgesehenen Spule durch die Teile der Fig. 1 und 2 der erfindungsgemäßen Vorrichtung; [0014] Fig. 4 einen Querschnitt auf der Höhe der Spule durch die miteinander verbundenen

Teile gemäß den Fig. 1 bis 3 der erfindungsgemäßen Vorrichtung; [0015] Fig. 5 eine Stirnansicht auf die in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Teile der erfindungs¬ gemäßen Vorrichtung; [0016] Fig. 6 ein Schaltbild der Elektronik der erfindungsgemäßen Vorrichtung; und [0017] Fig. 7a,b das Verhalten der Schwingungen des Schwingkreises der erfindungsgemäßen

Vorrichtung bei korrekter Anordnung der Vorrichtung (Fig. 7a) und bei Entfer¬nen der die Schwingspule tragenden Platine vom Rückteil (Fig. 7b).

[0018] Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Erfassen der Wärmeabgabe eines Heizkör¬pers, kurz ein elektronischer Heizkostenverteiler 1, weist ein Rückteil 2, ein Gehäuse mit einemGehäuseunterteil 3, das als Platinenträger dient, einem Gehäuseoberteil, das der Übersichtlich¬keit halber nicht dargestellt ist, sowie innerhalb des Gehäuses eine Platine 4 auf, die auf ihrerdem Rückteil 2 abgewandten Oberseite eine elektrische Schaltung mit einer Vielzahl von elekt¬ronischen und elektrischen Elementen trägt, von denen zumindest eines notwendigerweise einTemperatursensor zum Erfassen der vom Heizkörper, an dem der Heizkostenverteiler befestigtist, über die Zeit abgegebenen Wärme, wobei diese elektrischen und elektronischen Elementeder Einfachheit halber ebenfalls nicht im Einzelnen dargestellt sind.

[0019] Das Rückteil 2 besteht aus Metall, in der Regel Aluminium oder eine Aluminiumlegierungund dient zur Montage des Heizkostenverteilers 1 an einem Heizkörper derart, dass das Rück¬teil vom Heizkörper nicht ohne Entfernung des Gehäuses mit Gehäuseunterteil 3 und Platinevom Rückteil nicht ohne vorherige Entfernung des Gehäuses mit Gehäuseunterteil 3 und Plati¬ne 4 vom Rückteil 2 entfernt werden kann. Das Gehäuseunterteil 3 besteht aus Kunststoff.Gehäuseoberteil und Gehäuseunterteil sind durch in Ausnehmungen eingreifende mit Hinter¬schneidungen versehene Schnappnasen 3.2 verrastet, wie dies im Einzelnen in der DE 20 2008009 276 beschrieben ist, auf die hierzu und auch grundsätzlich zu einem derartigen Heizkos¬tenverteiler bzw. einer gattungsgemäßen einer gattungsgemäßen Vorrichtung verwiesen wirdund deren Offenbarung insofern zum Gegenstand der vorliegenden Beschreibung gemachtwird.

[0020] Das Gehäuse ist über am Gehäuseunterteil 3 ausgebildete erste Schnappnasen 3.1 mitHinterschneidungen am Rückteil 2 festgelegt, die in entsprechende Nuten 2.1 des Rückteils 2eingreift. Die Platine 4 wird am Gehäuseunterteil 3 als Platinenträger durch an letzterem ausge¬bildeten Schnappnasen 3.2, die den Rand der Platine übergreifen, gehalten.

[0021] An der Platine 4 ist auf der dem Rückteil 2 zugewandten Seite eine Spule 5 mit einemSpulenkern 5.1 und einer Spulenwicklung 5.2 befestigt, die letztere in die elektronische Schal¬tung integriert ist. Die Spulenwicklung 5.2 besteht in der Regel aus Kupferdraht.

[0022] Die Spule 5 greift im zusammengebauten Zustand (Fig. 3 bis 5) durch eine Öffnung 3.1des Gehäuseunterteils 3 hindurch und liegt mit dem der Platine 4 abgewandten freien Endeoder Kopf ihres Kerns 5.1 am Rückteil 2 an. Hierzu ist das als Profilstrangteil ausgebildeteRückteil 2 im Bereich der Spule 5 mit einer Erhöhung 2.2 (insbesondere Fig. 4, 5) versehen.

[0023] Die Spule 5 ist Teil eines Detektions-Schwingkreises, der weiterhin einen Kondensatoraufweist.

[0024] Nach Zusammenbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. des Heizkostenverteilers1, der insbesondere als Funk-Heizkostenverteiler ausgebildet ist und insofern auf seiner Platine4 auch einen Sender trägt und in Betriebnahme ist, ist die Spule 5, genauer die Spulenwicklung5.2, stromdurchflossen. Die Spule, die, wie im dargestellten Einbauzustand der Fig. 3 bis 5dargestellt, unmittelbar am metallischen Rückteil 2 anliegt, weist der die Spule aufweisendeSchwingkreis eine bestimmte Dämpfung auf.

[0025] Wird durch Auseinanderbauen des Heizkostenverteilers die Platine mit dem Tempera¬tursensor und damit auch die an dieser befindlichen Spule vom metallischen Rückteil 2 gelöstund entfernt, so ändert sich das Schwingverhalten des die Spule aufweisenden Schwingkreises.Dies kann detektiert und in einem auf der Platine befindlichen Speicherchip erfasst werden, sodass ein derartiger Manipulationsversuch der Heizkostenerfassung beim Auslesen der Daten imSpeicherchip des Heizkostenverteilers ohne weiteres festgestellt werden kann.

[0026] Die Fig. 6 zeigt die elektronische Schaltung 6 des erfindungsgemäßen Heizkostenvertei¬lers 1, wie sie auf der Platine 4 ausgebildet ist. Die elektronische Schaltung 6 weist einen Mik¬rocontroller 7 und in üblicher Weise mit diesem verbundene Temperatursensoren, zum einenHeizkörpertemperatursensor RT1, zum anderen einen Raumtemperatursensor RT2 auf. Wei¬terhin ist ein regelmäßiges Zeitsignal ein Schwingkristall 9 vorgesehen. Die Dektektorspule 5, inder Fig. 6 auch mit L1 bezeichnet, ist zusammen mit einem parallel geschalteten Kondensator10.1 Teil eines Schwingkreises 10, der über einen Strom begrenzenden Widerstand R1 mit demMikrocontroller 7 verbunden ist. Die dem Widerstand R2 abgewandte Seite des Schwingkreises10 ist über einen passiven Vorspannkreis in einem Widerstand R2 mit einem Kondensator C2geerdet.

[0027] Der Mikrocontroller 7 weist in üblicher Weise einen Prozessor 7.1 (Central ProcessingUnit), einen Flash-Speicher 7.2 zur Speicherung der Verarbeitungsprogramme und zum Ab¬speichern aufgenommener Mess- und Detektionsdaten, einen RAM 7.3, einen mit den Tempe¬ratursensoren RT1, RT2 verbundenen Temperaturmesskreis 7.7, einen Zeitschaltkreis 7.4,einer Echtzeituhr 7.5, mittels derer sämtliche Elemente des Mikrocontrollers getaktet werdensowie einen 16-Bit-Zeitgeber 7.6 auf, der zur Steuerung der Beaufschlagung des Schwingkrei¬ses 10 dient.

[0028] Der Mikrocontroller 7 ist - Programm- bzw. softwaremäßig - derart ausgelegt, dass er invorgegebenen Zeitabständen von beispielsweise 500 msec den Schwingkreis über den Wider¬stand R1 mit einem Spannungsimpuls beaufschlagt. Der Schwingkreis 10 ist beispielsweise aufeine Schwingfrequenz von 150 kHz ausgelegt. Befindet sich die Spule 5, L1 in der Nähe einesmetallischen Körpers, wie des metallischen Rückteils 3 (Fig. 1) aus Aluminium, dringt die Span¬nungsamplitude der Schwingungen des Schwingkreises schneller ab, als es der Fall ist, wenndie Spule 5, L1 sich fernab jedes entsprechenden Metallteils befindet. Dies ist in den Fig. 7aund 7b dargestellt, wobei 7a das Abschwingverhalten des Schwingkreises im korrekt eingebau¬ten Zustand des Heizkostenverteilers auf dem metallischen Rückteil 3 zeigt, während die Fig.7b das Abschwingverhalten ohne jeglichen Metallteils in der Nähe der Schwingspule 5, L1wiedergibt. Es ist ersichtlich, dass beispielsweise bei einer Detektions-Spannungsschwelle von2,4 Volt die Schwingungen in korrekt eingebautem Zustand nach fünf Schwingungen, also mitder sechsten Schwingung (also nach 1,04 ms) die Spannungsschwelle von 2,4 Volt unterschei¬den, während bei von dem Rückteil 3 entferntem Heizkostenverteiler die genannte Spannungs¬schwelle von 2,4 Volt erst mit der zwölften Schwingung (also nach nahezu 1,8 ms) unterschrit¬ten wird. Aus den Fig. 7a, 7b ist auch ersichtlich, wie der passive Vorspannungskreis R2, C2,die Gesamtspannung und damit auch das Gesamtspannungsverhalten angibt, so dass dieSpannung auch nicht um 0 Volt, sondern einen positiven endlichen Wert schwingt, wobei C2 dieEmpfindlichkeit des Schwingkreises 10 durch Erhöhung der Vorspannung bis auf eine maxima¬le Amplitude vergrößert, R2 zwischen zwei Messungen den Kondensator C2 entlädt, um einweiteres Erhöhen der Spannung auf C2 zu unterbinden.

[0029] Derart kann das Einhalten der korrekten Einbauposition des Heizkostenverteilers über¬wacht werden. Wird eine vorgegebene Ausschwingzeit der Spannungsschwingungen desSchwingkreises 10 überschritten, so wird dies als Fehler bzw. als ein Manipulationsversuchdetektiert und entsprechend im Flächspeicher 7.2 abgespeichert.

[0030] Der Ablauf ist also folgendermaßen: Der Prozessor 7.1 gibt beispielsweise alle 500msec über das Schließen des Schalters SW1 einen positiven Spannungsimpuls VDD, im dar¬gestellten Ausführungsbeispiel 3,6 Volt, auf den Schwingkreis 10. Anschließend wird der Schal¬ter SW 1 geöffnet, der Schalter SW2 geschlossen und über den Timer 7.6 das Abschwingver¬halten der Schwingungen des Schwingkreises 10 bis unter eine vorgegebene Schwelle von 2,4Volt detektiert und die Zeit bis zum Unterschreiten der Schwelle festgestellt und mit vorgegebe¬nen kritischen Zeiten verglichen.

[0031] Das Detektionsverhalten kann - softwaremäßig - weiter dahingehend verfeinert werden,dass auch die Nähe der Spule 5, L1 zu anderen Metallen als Aluminium, wie Kupfer oder Stahlunterscheidend detektiert wird und damit jeglicher Manipulationsversuch erkannt wird.

Claims (9)

1. Ansprüche 1. Vorrichtung zum elektronischen Erfassen der Wärmeabgabe eines Heizkörpers, mit einemmetallischen Rückteil (2) und einem Gehäuse, mit einer Platine (4) mit mindestens einemTemperatursensor innerhalb des Gehäuses und mit einer Detektionseinrichtung zum De-tektieren des Entfernens der Platine (4) und/oder des Gehäuses und damit des mit dieserverbundenen mindestens einen Temperatursensors von der Rückplatte (2), dadurch ge¬kennzeichnet, dass die Detektionseinrichtung eine stromdurchflossene Spule (5.1) als Teileines elektronischen Schwingkreises (10) ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule (5) auf der demRückteil (2) zugewandten Rückseite der Platine (4) befestigt ist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule (5) ineinen Durchbruch eines als Platinenträger dienenden Unterteils (3) des Gehäuses hinein¬ragt.
4. 4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dassein Spulenkern (5.1) der Spule (5) mit seiner der Platine (4) abgewandten freien Seite amRückteil (2) anliegt.
5. 5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dassdas Rückteil im Bereich der Spule (5) eine Erhöhung (2.2) aufweist.
6. 6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dassdas Unterteil (3) des Gehäuses am Rückteil (2) und/oder mit der Platine (4) durch am Un¬terteil (3) ausgebildete Schnappnasen, die am entsprechenden Gegenteil - Rückteil (2) o-der Platine (4) - angreifen, befestigt ist.
7. 7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dassein Mikrocontroller (7) ausgelegt ist, den Schwingkreis (10) mit einem Spannungsimpuls zubeaufschlagen und die Zeit bis zum Unterschreiten des Spannungswerts der durch denSpannungsimpuls ausgelösten Schwingungen des resonanten Schwingkreises (10) untereinem vorgegebenen Schwellwert zu detektieren.
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrocontroller (7) dazuausgelegt ist, ein Überschreiten einer vorgegebenen Normzeit zu detektieren, bis derSpannungswert der Schwingungen des Schwingkreises unter den vorgegebenen Schwell¬wert fällt und in einem solchen Fall ein Manipulationssignal in einem Speicher (7.2) zuspeichern.
9. 9. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eineeinzige stromdurchflossene Spule (5.1) als Teil eines elektronischen mit Spannung beauf¬schlagbaren Schwingkreises. Hierzu 5 Blatt Zeichnungen