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Anordnung zur Temperaturregelung in Fahrzeugen
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Temperaturregelung in Fahrzeugen mit mehreren Fahrzeugabteilen, insbesondere Eisenbahnwaggons, die mit Luft aus einer zentralen Air-conditioning-, Heiz-, und bzw. oder Kühlanlage versorgt sind, wobei einzeln schaltbare, zusätzliche elektrische Aggregate für jedes Abteil vorgesehen sind, und die Luft-, Heiz- oder Kühlaggregate in der Anlage einerseits durch eine Haupttemperaturfühleinrichtung, die beispielsweise der Lufttemperatur an einer gemeinsamen Rückluftstelle im Fahrzeug ausgesetzt ist, und anderseits in Abhängigkeit von einer dem gesamten an die zusätzlichen elektrischen Aggregate der Abteile gelieferten Strom proportionalen Messspannung gesteuert sind. Eine Ausführung für eine derartige Temperatursteuerung ist in der österr. Patentschrift Nr. 205622 beschrieben.
Nach dieser umfasst eine Anordnung zur Steuerung der Temperatur in Abteilen eines Fahrzeuges, die mit Luft aus einer normalen Air-conditioning-Anlage oder einer Heizeinrichtung versorgt wird, einen HauptThermostaten, der die Anlage überwacht und so angeordnet ist, dass er durch die Temperatur der Luft an einen Sammelpunkt der Rückluft beeinflusst wird, einzelne elektrische Heizkörper für die einzelnen Abteile, einzeln betätigbare Sdhalter für die Heizkörper und Vorrichtungen, die in Abhängigkeit von dem zu den Abteilungsheizkörpern gelieferten Strom die tatsächliche Einstellung des Haupt-Thermostaten automatisch anheben, wenn die einzelne Abteilheizung eingeschaltet ist. Mit einem Haupt-Thermostaten der bekannten vorgeheizten Type kann die angewendete Vorheizung in Abhängigkeit vom Gesamtstrom der einzelnen Abteilheizung bewirkt werden.
Erfindungsgemäss wird eine Verbesserung derartiger Anordnungen dadurch erzielt, dass die Haupttemperaturfühleinrichtung einen mit einer der durch den Temperaturfühler abgenommenen Temperatur proportionalen Spannung beaufschlagten Ausgang aufweist und die dem gesamten an die zusätzlichen elektrischen Aggregate der Abteile gelieferten Heiz- oder Kühlstrom bzw. der Differenz beider Ströme proportionale Messspannung einem durch Wechselspannung gespeisten Modulator zugeführt ist, wobei der Ausgang mit der hinsichtlich der Amplitude in Abhängigkeit von der zugeführten Messspannung
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zeichen zusammen in den Steuerkreis für die Luft-, Heiz- und bzw. oder Kühlaggregate geschaltet sind.
Die Haupttemperaturfühleinrichtung, die ähnlich dem Hauptthermostaten der vorgenannten Patentschrift zur Steuerung der Air-conditioning-, Heiz- und bzw. oder Kühlanlage in einer geeigneten bekannten Art, z. B. durch Relais und Schalterkontakte dient, kann in an sich bekannter Weise eine Wheatstone'sche Brücke, die einen temperaturabhängigen Widerstand in einem Zweig aufweist, einschliessen. Die Brücke kann eine Wechselstrom- oder Gleichstrombrücke sein. Im ersteren Fall kann sie durch einen Oszillator, der auch die Bezugsspannung für den Modulator liefert, gespeist werden. Andernfalls kann ein Thermo- kreuz-oder Thermoelement-Temperaturmesskreis angewandt werden.
Eine entsprechende Ausführung ist aus Fig. 1 der beiliegenden Zeichnung zu ersehen. In diesem Beispiel ist eine Wheatstone'sche Brücke von einem Transistor-Oszillator 2 von der an sich bekannten Ausführung, die einen Transistor 3, einen Kondensator 4 und einen Transformator 5, dessen Primärwicklung den induktiven Widerstand des Schwingkreises darstellt, umfasst, gespeist. Die Brücke beinhaltet einen temperaturempfindlichen Widerstand 6 und einen oder mehrere Vergleichs- oder Ausgleichswiderstände 7, der zum Festlegen der gewünschten Arbeitstemperatur dienen kann. Der Widerstand 6, der dem Einfluss der Lufttemperatur an einem Sammelpunkt der Rückluft zwischen dem Fahrzeug und der Air-conditioningoder Heizanlage ausgesetzt ist, kann ein Heissleiter mit einem hohen negativen Widerstandskoeffizienten sein.
Die Brücke wird vom Oszillator über den Widerstand 8, der zur Einstellung der Empfindlichkeit dient, gespeist. Das Verstimmungssignal der Brücke 1 wird über 9 auf Relais, Kontakte od. a. Betätigungseinrichtungen geleitet.
Die bis jetzt beschriebene Ausführung ist ähnlich der in der österr. Patentschrift Nr. 230125 beschriebenen und gezeigten. Gebrauch kann ferner von einem phasenanzeigenden und stufenunterscheidenden Netz gemacht werden, so wie es auch in dieser Erfindung beschrieben ist, wobei für ein Bezugssignal,
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das vom Transformator 5 an das Netz zugeführt wird, wie bei 10 gezeigt, Vorsorge getroffen werden soll.
Der Oszillator 2 liefert weiter über 11 eine Bezugsspannung an einen Dioden-Brückenmodulator 12, der Gleichrichter 13 und Transformatoren 14, 15 beinhaltet. Eine Gleichspannung proportional zu dem an die Heizkörper in den Abteilen gelieferten, als "Rückhitze" bezeichneten Gesamtstrom, wird an die Mittelanzapfung der entsprechenden Wicklungen der Transformatoren 14, 15 geliefert. Wenn, wie allgemein üblich, der Strom für die Heizkörper Wechselstrom ist, kann die Messspannung von einer Trans- formator-Gleichrichtereinheit 16 abgenommen werden.
Diese Einheit beinhaltet Gleichrichter 17 und einen Stromtransformator 18, dessen Primärwicklung 19 den gesamten "Rückhitze"-Strom führt und dessen mittelangezapfte Sekundärwicklung 20, durch einen Widerstand 21 belastet, mit dem Modulator 12 über die Gleichrichter 17 und nachher über einen Glättungskondensator 22 verbunden ist.
Der Ausgang des Modulators 12 ist die von einer dem gesamten "Rückhitze"-Strom proportionalen Messspannung modulierte Oszillatorspannung, geht vom Transformator 15 über eine Entzerrerkette 23, die Kondensatoren 24 und Widerstände 24'umfasst. Diese Entzerrerkette ist zur Kompensierung der Phasenverzögerung im Modulator Ein- und Ausgangstransformator und zur mehr sinusförmigen Wiedergabe der Ausgangsspannung des Modulators 12 vorgesehen. Wie gezeigt ist das Ausgangssignal der Ausgangsspannung der Wheatstone'schen Brücke 1 parallel überlagert, es könnte aber auch in Serie geschaltet werden.
Falls der Strom, der dem "Rückhitze"-Heizkörper zugeführt wird, Gleichstrom ist, wird die Einheit 16 nicht benötigt und die dem Modulator zugeführte Messspannung kann von einem Nebenschlusswiderstand im Heizstromkreis abgenommen werden.
Die Arbeitsweise der oben beschriebenen Schaltung ist folgende : Solange keine "Rückhitze" von den Abteilen gebraucht wird, wird die Anlage durch den Einfluss der Verstimmungsspannung der Brücke 1 ge-
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die Wirkung einer Erhöhung der Temperatureinstellung des Temperaturfühlers 6 zu haben. Mit dem Steigen der dem Modulator 12 zugeführten Messspannung steigt die Ausgangswechselspannung des Modulators beinahe bis zur vollen vom Oszillator 2 gelieferten Eingangswechselspannung, wenn die Transformatoren 14, 15 ein Windungsverhältnis 1 : 1 aufweisen. Das Ansteigen geschieht in annähernd liniearem Verhältnis.
Falls die Brücke 1 mit Gleichstrom gespeist ist, während die "Rückhitze"-Heizkörper mit Wechselstrom versorgt sind, wird der Modulator 12 benötigt. Die Primärwicklung eines der Transformatoren 14, 15 ist mit einer Wechselstromquelle als Bezugsspannung verbunden, während die des andern Transformators mit einer Messwechselspannung proportional dem gesamten "Rückhitze"-Strom gespeist ist. Die Mittelanzapfungen der Sekundärwicklungen der Transformatoren 14, 15 sind mit dem Ausgang der Brücke 1 verbunden und geben eine Spannung, die über einen genügenden Bereich annähernd linear vom totalen "Rückhitze"-Strom abhängig ist und mit der Ausgangsspannung der Brücke vereinigt wird.
Der Oszillator 2 ist nicht benötigt.
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Strom proportionale Gleichspannung wird über 29 eingespeist und die Sekundärwicklung des Transformators 26 bei 30 mit dem Ausgang einer Brücke, ähnlich der Brücke 1 in Fig. 1, verbunden. Eine Wechselstrom-Bezugsspannung ist über 31 an die Primärwicklung des Transformators 27 angeschlossen, dessen Sekundärseite mit dem Einstellpunkt des Potentiometers 28 verbunden ist. Der Modulator ist über 32 an eine Stromquelle angeschlossen.
Falls die Polarität der dem Modulator 12 in Fig. 1 zugeführten Gleichspannung geändert wird, ändert sich die Phase der Ausgangswechselspannung des Modulators um 180 . Daher kann der Ausgang sowohl des temperaturempfindlichen Stromkreises als auch der Brücke 1 nach beiden Richtungen modifiziert werden.
Diese Eigenschaft kann in Verbindung mit Abteil-Heiz- und Kühlaggregaten in der Form von PeltierEinheiten verwendet werden, die zum Ein- und Auspumpen von Hitze zwischen den Fahrzeugabteilen und der Aussenseite angeordnet sind. Fig. 3 zeigt eine Anordnung für den vorhergenannten Zweck. Die Peltier-Einheiten 34 für die Heizung oder Kühlung der Abteile werden von den Batterien 35 über ein dreiadriges System versorgt, bei welchem 36 der gemeinsame Rückleiter ist. Jede Einheit oder Einheitssatz 34 wird von einem Passagier mittels Schalter 37 betätigt, der in zwei Arbeitsstellungen gebracht werden kann, nämlich Betätigung der Einheit oder des Einheitssatzes zum Heizen oder Kühlen und in eine dritte Stellung, die der AUS-Stellung.
Wie ersichtlich, sind die oberen Einheiten 34 auf Kühlung und die unteren Einheiten 34 auf Heizung in ihren entsprechenden Abteilen geschaltet dargestellt. Eine, an einem Widerstand 40 im Rückleiter 36 abgenommene Gleichspannung wird über die Leiter 38 und 39 an einen wie vorher beschriebenen Modulator geliefert. Wird ein Modulator von der in Fig. 1 dargestellten Art verwendet, kann die Einheit 16 der Fig. 1 fortfallen und der Leiter 38 wird mit der Mittelanzapfung einer der Transformatoren 14, 15 des Dioden-Brücken-Modulators, der andere Leiter 39 mit der Mittelanzapfung des andern Transformators verbunden. Falls die Peltier-Einheiten 34 nur zum Heizen geschaltet werden, ist der Einfluss der Messspannung die dem Gesamtstrom proportional ist, im Modulator wie vorher beschrieben.
Wenn jedoch einige Einheiten 34 zum Heizen und einige zum Kühlen geschaltet sind, dann wird der Strom für
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den einen den für den andern Zweck in einem grösseren oder geringeren Mass aufheben und auch der Spannungsabfall im Widerstand 40 wird in der einen oder andern Richtung auftreten, der Draht 38 ist dann der mehr positive Draht, wenn mehr geheizt wird als gekühlt und der Draht 39, wenn mehr gekühlt wird als geheizt. Die Kompensation, die so über den Haupttemperaturfühlkreis, z. B. mit Brücke 1 erreicht werden kann, wird nicht exakt sein, jedoch eine Annäherung liefern, die für praktische Zwecke hinreicht.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Anordnung zur Temperaturregelung in Fahrzeugen mit mehreren Fahrzeugabteilen, insbesondere Eisenbahnwaggons, die mit Luft aus einer zentralen Air-conditioning-, Heiz- und bzw. oder Kühlanlage versorgt sind, wobei einzeln schaltbare, zusätzliche elektrische Aggregate für jedes Abteil vorgesehen sind, und die Luft-, Heiz- oder Kühlaggregate in der Anlage einerseits durch eine Haupttemperaturfühleinrichtung, die beispielsweise der Lufttemperatur an einer gemeinsamen Rückluftstelle im Fahrzeug ausgesetzt ist, und anderseits in Abhängigkeit von einer dem gesamten an die zusätzlichen elektrischen Aggregate der Abteile gelieferten Strom proportionalen Messspannung gesteuert sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Haupttemperaturfühleinrichtung (1)
einen mit einer der durch den Temperaturfühler abgenommenen Temperatur proportionalen Spannung beaufschlagten Ausgang aufweist und die dem gesamten an die zusätzlichen elektrischen Aggregate der Abteile gelieferten Heiz- oder Kühlstrom bzw. der Differenz beider Ströme proportionale Messspannung einem durch Wechselspannung gespeisten Modulator (12) zugeführt ist, wobei der Ausgang mit der hinsichtlich der Amplitude in Abhängigkeit von der zugeführten Messspannung modulierten Wechselspannung beaufschlagt ist, und wobei sowohl der Ausgang der Temperaturfühleinrichtung als auch der Ausgang des Modulators beim Überwiegen gleichartiger Temperaturbeeinflussung vorzeichengleich, beim Überwiegen ungleichartiger Temperaturbeeinflussung jedochmitungleichen Vorzeichen zusammen in den Steuerkreis für die Luft-, Heiz- und bzw.
oder Kühlaggregate geschaltet sind.