Uberwachungs- und Steuergerät für DachrinnenheizungsAnlagen
Die Erfindung betrifft ein tZberwachungs- und Steuergerät mit einer in einer Dachrinne anzubringenden Sonde für die Steuerung von Dachrinnenheizungs Anlagen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die aufwendige und unregelmässige Bedienung von Dachrin nenheizungen vollautomatisch zu übernehmen und teure Winter-Elektroenergie zu sparen.
Durch den Aufbau der Sonde wird die Temperatur an der Dachrinne selbst abgefühlt und durch die Verwendung von Wechselspannung bei den Wasserfühlern galvanischer Metalltransport in einer Richtung vermieden. Durch Hartvergolden des Schneefühlers wird ein dauernd guter und sicherer Kontakt gewährleistet; der Schmelzwasserfühler schränkt die Funktion der Dachrinnen nicht ein.
Vorzugsweise bestehen die Träger- und Gehäuseteile der Sonde aus verzinntem, kältebeständigem Messing, wobei durch Ausgiessen dieser Teile mit Kunstharz die Sonde vor Witterungseinflüssen geschützt ist.
Im folgenden wird anhand der beiliegenden Zeichnung eine Ausführungsform der Erfindung näher be schrieben:
Fig. 1 zeigt, wie die Sonde in die Dachrinne montiert wird;
Fig. 2 zeigt den Grundriss der Sonde;
Fig. 3 zeigt den Längsschnitt AB;
Fig. 4 und 5 zeigen Details von oben und von unten des Schneefühlers;
Fig. 6 zeigt das Schaltungsschema.
Das vorliegende Gerät dient dazu, in Abhängigkeit von der Witterung die Heizung einer Dachrinne 1 einund auszuschalten. Zur Heizung dient ein in der Dachrinne verlegtes, mit elektrischem Strom aufheizbares Wärmekabel 2. Der Strom wird durch ein durch den Apparat gesteuertes Schütz ein- und ausgeschaltet. Der Aufbau der Sonde und deren Montage an der Dachrinne geht aus den Fig. 1-5 hervor. Unmittelbar neben dem Wulstrand der Dachrinne und daher in engem Wärmekontakt mit dieser ist der Temperaturfühler F3 angeordnet. Er dient dazu, bei einer bestimmten Temperatur der Rinne, z. B. bei ei,5" C ein erstes Relais R1 einzuschalten.
Auf dem Sondenträger SG ist eine Aufbaumanschette M angeordnet, in welcher sich ein Heizelement FH befindet. Dieses Element erwärmt den die Manschette nach oben abschliessenden Schneefühler F1 dauernd, so dass darauf fallender Schnee schmilzt und einen Stromweg zwischen den durch eine mäanderförmige Fuge getrennten Elektroden des Fühlers bildet.
Der Schneefühler F1 besteht aus beidseitig kupferkaschiertem Epoxyd-Glasfasermaterial, bei dem durch Ätzung isolierende Bereiche erzeugt worden sind. Die oberen Kupferteile sind hartvergoldet. Die Kontaktstellen sind mit Kupfernieten verbunden, und der Schneefühler ist durch Weichlöten mit der Aufbaumanschette M aus 0,25 mm dickem Messingblech verbunden.
Der Schmeizwasserfühler F2 besteht aus 4 mm verzinntem Rundkupfer und ist an dem Sondenträger SG isoliert montiert. Unter dem Einfluss von Schmelzwasser wird an den Fühlern F1 und F2 ein Stromweg geschlossen, wodurch ein weiteres Relais R2 betätigt wird. Der Träger SG besteht aus verzinntem U-Messingprofil 15/15/2 mm. Die Sonde S ist, ausser den Kontaktstellen, blau gespritzt. Das Ende des Zuleitungskabels ist samt dem Temperaturfühler F3 und der Heizung FH in Kunstharz fest eingegossen. Die Wär- mesperre W in Fig. 1 reduziert eine unerwünschte Erwärmung des Fühlers F3 durch die Heizung FH auf ein Minimum, welcher Vorgang durch das grosse Wärmeableitungsvermogen der D achrinne unterstützt wird.
Der Aufbau des elektronischen Teiles des Steuerapparates ist aus der Fig. 6 ersichtlich; der Schaltpunkt von 1,50 C kann mit dem Potentiometer P1 und die Ansprechempfindlichkeit der Wasserfühler F1 und F2 mit dem Potentiometer P2 eingestellt werden. Das Thermorelais TH, mit welchem der Steuerstarkstrom zum Schütz geschaltet wird, hat den Vorteil, dass die Schaltung nicht flattert. Der Elektronikteil ist mit modernen Siliziumtransistoren bestückt und durch die Kombination von NPN- und PNP-Typen temperaturkompensiert. Die ganze Schaltung ist aus. rationellen Gründen auf einer glasfaserverstärkten Epoxydplatte (gedruckte Schaltung) aufgebaut, so dass eine weitere Verdrahtung des Apparates überflüssig wird.
Die Funktion des Apparates: Beim Schneien kühlt sich die Dachrinne auch bei höherer Lufttemperatur auf 0 bis + 10 C ab. Der einen Heissleiter enthaltende Temperaturfühler F3 ändert seinen Widerstand und steuert den Schmitt-Trigger T4, T5. Dieser schaltet den Transistor T6 durch, so dass das Temperaturschaltrelais R1 erregt wird. Der Schneefühler F1 schmilzt den darauf fallenden Schnee.
Durch die leichte Leitfähigkeit des Wassers wird der Wechselstrom-Schaltverstärker T1 bis T3 angesteuert, der das Relais R2 ebenfalls durchschaltet, womit der Stromkreis zum ThermoreIais geschlossen wird. Wenn der Schneefall in Regen übergeht, wird die Dachrinne wärmer und das Relais R1 öffnet den Stromkreis. Wenn Schmelzwasser in der Dachrinne läuft und sich die Temperatur langsam dem Gefrierpunkt nähert, schaltet die Elektronik das Schütz unter der Wirkung des Fühlers F2 ebenfalls ein und verhindert so eine Vereisung der Dachrinnen und Abläufe.
Bei trockenem Wetter, auch bei tiefen Temperaturen, sind die Wasserfühler trocken und dadurch hochohmig.
Der Schaltverstärker erhält somit kein Signal und die Dachrinnenheizung bleibt deshalb gesperrt.
Bis jetzt erforderten die Dachrinnen-Heizungsanlagen eine aufwendige Bedienung. Diese ist oft so schwierig, dass das hierfür verantwortliche Personal die Dachrinnenheizung einfach während den Wintermonaten auf Dauerbetrieb schaltet. Die Erfindung ersetzt das Bedienungspersonal und spart hohe Winterenergiekosten ein.
Die Sonde kann bis zu 100 m vom Steuerapparat entfernt montiert und mit Telephonkabel G 51 angeschlossen werden.
Monitoring and control device for gutter heating systems
The invention relates to a monitoring and control device with a probe to be mounted in a gutter for controlling gutter heating systems.
The invention is based on the task of taking over the complex and irregular operation of Dachrin nenheizungen fully automatically and saving expensive winter electrical energy.
The structure of the probe senses the temperature on the gutter itself and the use of alternating voltage in the water sensors prevents galvanic metal transport in one direction. By hard gold plating the snow sensor, a permanently good and safe contact is guaranteed; the meltwater sensor does not restrict the function of the gutters.
The support and housing parts of the probe are preferably made of tin-plated, cold-resistant brass, with the probe being protected from the weather by pouring these parts with synthetic resin.
In the following, an embodiment of the invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings:
Figure 1 shows how the probe is mounted in the gutter;
Fig. 2 shows the plan of the probe;
3 shows the longitudinal section AB;
Figures 4 and 5 show details from above and below of the snow sensor;
Fig. 6 shows the circuit diagram.
The present device is used to switch the heating of a gutter 1 on and off depending on the weather. A heating cable 2, which is laid in the gutter and can be heated up with electricity, is used for heating. The current is switched on and off by a contactor controlled by the apparatus. The structure of the probe and its installation on the gutter is shown in Figs. 1-5. The temperature sensor F3 is arranged directly next to the beaded edge of the gutter and therefore in close thermal contact with it. It is used at a certain temperature of the channel, for. B. to switch on a first relay R1 at ei, 5 "C.
A mounting sleeve M, in which a heating element FH is located, is arranged on the probe carrier SG. This element continuously heats the snow sensor F1, which closes the collar at the top, so that snow falling on it melts and forms a current path between the electrodes of the sensor, which are separated by a meander-shaped joint.
The snow sensor F1 consists of epoxy fiberglass material clad with copper on both sides, in which insulating areas have been created by etching. The upper copper parts are hard gold-plated. The contact points are connected with copper rivets, and the snow sensor is connected by soft soldering to the mounting sleeve M made of 0.25 mm thick brass sheet.
The melt water sensor F2 consists of 4 mm tinned round copper and is mounted insulated on the probe carrier SG. Under the influence of melt water, a current path is closed at sensors F1 and F2, which actuates another relay R2. The carrier SG consists of a tinned U-brass profile 15/15/2 mm. The probe S is sprayed blue, except for the contact points. The end of the supply cable, together with the temperature sensor F3 and the heater FH, is firmly cast in synthetic resin. The heat barrier W in FIG. 1 reduces undesired heating of the sensor F3 by the heater FH to a minimum, which process is supported by the great heat dissipation capacity of the gutter.
The structure of the electronic part of the control apparatus can be seen from FIG. 6; the switching point of 1.50 C can be adjusted with the potentiometer P1 and the sensitivity of the water sensors F1 and F2 with the potentiometer P2. The thermal relay TH, with which the high control current is switched to the contactor, has the advantage that the circuit does not flutter. The electronics part is equipped with modern silicon transistors and temperature-compensated through the combination of NPN and PNP types. The whole circuit is off. For rational reasons it is built on a glass fiber reinforced epoxy board (printed circuit), so that further wiring of the device is unnecessary.
The function of the device: When snowing, the gutter cools down to 0 to + 10 C even at higher air temperatures. The temperature sensor F3 containing a heat conductor changes its resistance and controls the Schmitt trigger T4, T5. This switches the transistor T6 through, so that the temperature switching relay R1 is excited. The snow sensor F1 melts the snow falling on it.
The AC switching amplifier T1 to T3 is activated by the slight conductivity of the water, which also switches through the relay R2, which closes the circuit to the ThermoreIais. When the snowfall turns into rain, the gutter gets warmer and relay R1 opens the circuit. When melt water runs in the gutter and the temperature slowly approaches freezing point, the electronics also switch on the contactor under the action of sensor F2, thus preventing the gutters and drains from icing up.
In dry weather, even at low temperatures, the water sensors are dry and therefore have a high resistance.
The switching amplifier receives no signal and the gutter heating therefore remains blocked.
Until now, the gutter heating systems required complex operation. This is often so difficult that the responsible staff simply switch the gutter heating to continuous operation during the winter months. The invention replaces the operating personnel and saves high winter energy costs.
The probe can be mounted up to 100 m from the control unit and connected with a G 51 telephone cable.