CH652517A5

CH652517A5 - Stelleinrichtung fuer heizungsregler.

Info

Publication number: CH652517A5
Application number: CH719/81A
Authority: CH
Inventors: Volker Eckstein
Original assignee: Landis & Gyr Ag
Priority date: 1981-02-03
Filing date: 1981-02-03
Publication date: 1985-11-15
Also published as: DE3106761A1; FR2499262B3; IT1149702B; FR2499262A3; IT8219415A0; DE3106761C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Stelleinrichtung für Heizungsregler nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Die Temperatur des aus dem Heizkessel einer Zentralheizungsanlage austretenden Wärmeträgers, die sogenannte Vorlauftemperatur, wird durch eine für jede einzelne Heizungsanlage eigens ermittelte Heiztabelle oder Heizkurve vorgeschrieben, die zu jeder Aussentemperatur Ta diejenige Vorlauftemperatur Tv angibt, mit der eine behagliche Gebäudeinnentemperatur erreichbar ist.

Um ein Angleichen der Arbeitskennlinie - oft auch «Eichkurve» und im weiteren kurz Kennlinie genannt - von gleichartig hergestellten witterungsabhängigen Heizungsreglern an die jeweilige Heizkurve einer bestimmten Heizungs anlage zu ermöglichen, besitzen Heizungsregler zumeist Einsteiliglieder, von denen das eine zur Änderung der Steilheit, das andere zur Parallelverschiebung der Kennlinie dient.

Zur Kontrolle der vorgenommenen Einstellung ist bei bekannten Heizungsreglern zur Anzeige der Steilheit ein Koordinatensystem mit einem mit der Einstellachse gekuppelten Diagrammzeiger angeordnet.

Die erwähnte Kennlinie zeigt im Bereich jener Aussentem-peraturen, bei denen geheizt wird, streckenweise einen annähernd linearen Verlauf. Sie wurde deshalb bei bekannten Heizungsreglern bei der Lösung der Regelaufgabe wie eine Gerade behandelt und als solche durch Angabe von zwei Punkten im Koordinatensystem Tv (Ta) definiert.

Von dieser Möglichkeit ist bei einer Stelleinrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, wie sie in der CH-PS 527 465 beschrieben ist, Gebrauch gemacht. Da die Anzeigen beider Einstellhandlungen, nämlich der Steilheit und der Parallelverschiebung der Kennlinie, sich gegenseitig beeinflussen, sind dort die beiden Stellorgane miteinander mechanisch verkuppelt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Stelleinrichtung nach dem Oberbegriff eine Vereinfachung der Konstruktion unter Vermeidung mechanischer Kupplungsteile und unter Ausnutzung der Fortschritte der Elektronik zu schaffen, die zudem eine sehr genaue Extrapolierung der Einstellwerte erlaubt. Weitere Vorteile gehen aus der Beschreibung der Zeichnungsfiguren hervor.

Die Erfindung ist im Patentanspruch 1 gekennzeichnet.

Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert.

Die Figuren der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein Prinzipschema und

Fig. 2 ein ausführliches Schema der Steuerung der Stelleinrichtung.

Die Stelleinrichtung der Fig. 1 bedient sich in bekannter Weise zweier nichtdargestellter Potentiometer als Stellorgane und zusätzlich dazu dreier elektronischer, logischer Schaltungen 1,2 und 3, welche die Verknüpfung der Ausgangssignale der beiden Potentiometer zu einem Steuersignal für einen Vorlauf-Sollwertregler besorgen. Die Stellorgane sind vorzugsweise Schiebepotentiometer, deren Einstellstifte mit einem Diagrammzeiger zur Anzeige der Kennlinie verbunden sind, wie dies in der CH-PS 527 465 beschrieben ist. Im vorliegenden Fall sind die Potentiometer nicht miteinander mechanisch gekuppelt. Dagegen sind ebenfalls Anschläge zur Vermeidung einer fallenden Kennlinie vorhanden.

Der Ausgang des ersten Stellorgans ist mit einem Eingang 4 der ersten logischen Schaltung 1 und einem ersten Eingang 4' der zweiten logischen Schaltung 2 verbunden. Der Ausgang 5

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dieser ersten logischen Schaltung 1 ist an einen zweiten Eingang 6 der zweiten logischen Schaltung 2 angeschlossen, von der ein dritter Eingang 7 an den Ausgang des zweiten Stellorgans angelegt ist. Der Ausgang 5 der ersten logischen Schaltung 1 und ein Ausgang 8 der zweiten logischen Schaltung 2 sind mit den Eingängen 9 und 10 der dritten logischen Schaltung 3 verbunden, an deren Ausgang 11 das Steuersignal für den Vorlauf-Sollwertregler abgenommen wird.

Das ausführlichere Schema der Stelleinrichtung nach Fig. 2 zeigt die logischen Schaltungen 1,2 und 3 mit ihren Eingängen 4,4', 6,7,9 und 10 und dem Ausgang 11 der logischen Schaltung 3 nebst weiteren Eingängen für weitere Stellwerte und Messwerte, die mit ihren Symbolen ebenfalls an der zugehörigen Stelle angegeben sind. Am Eingang 4 und 4' der logischen Schaltungen 1 und 2 wird je das Stellsignal a0 für die Steilheit der Kennlinie eingegeben. Weitere Eingänge 12 und 13 der ersten logischen Schaltung 1 und Eingänge 14 und 15 der logischen Schaltung 2 sind für je einen Stell- und einen Messwert bestimmt. Der Eingang 12 der logischen Schaltung 1 und der Eingang 14 der logischen Schaltung 2 wird mit einem Messwert Xwi für die Windgeschwindigkeit angesteuert. Ein einmal eingestellter Stellwert Ewi, der dem Einfluss des Windes auf das betreffende zu heizende Gebäude proportional ist, wird dem Eingang 13 der ersten logischen Schaltung 1 und dem Eingang 15 der zweiten logischen Schaltung 2 zugeführt. Daneben wird am dritten Eingang 7 der zweiten logischen Schaltung das Ausgangssignal ßG des zweiten Stellorgans, das die Parallelverschiebung der Kennlinie bestimmt, angelegt. An einem sechsten Eingang 16 der zweiten logischen Schaltung 2 wird ein Festwert TR für die Raumtemperatur, z.B. 20 °C eingestellt, der nicht veränderbar ist. Die gewünschte Abweichung WATr der Raumtemperatur vom Festwert Tr, die ebenfalls einen Stellwert darstellt, wird einem siebten Eingang 17 der zweiten logischen Schaltung 2 zugeführt.

Das Ausgangssignal a der ersten logischen Schaltung 1 und das Ausgangssignal ß der zweiten logischen Schaltung 2 werden in die dritte logische Schaltung 3 an deren Eingängen 9 und 10 eingegeben, a und ß sind die nunmehr in Bezug auf den Einfluss des Windes durch die Schaltung 1 und der Aussentemperatur durch die Schaltung 2 korrigierten Werte für die Steilheit und die Parallelverschiebung der Kennlinie zur Einstellung und Aufrechterhaltung der gewünschten Abweichung WATr. Um diese präzise zu erhalten, wird ein weiteres

Korrektursignal XTaR für einen dritten Eingang 18 der dritten logischen Schaltung 3 benötigt, das der Tatsache Rechnung trägt, dass die Heizkurve entgegen der früheren Ansichten nicht exakt der Aussentemperatur proportional ist, sondern von weniger als - 5 °C Aussentemperatur an weniger steil und gekrümmt ist gegenüber den Temperaturen oberhalb - 5 °C, wo sie linear ansteigt. Am Ausgang 11 der dritten logischen Schaltung 3 kann dann das durchwegs korrigierte Signal WTv für den Vorlauf-Sollwertregler der betreffenden Heizung abgenommen werden.

Die logischen Schaltungen 1 bis 3 sind vorzugsweise für die Verarbeitung digitaler Signale eingerichtet. Die Eingangssignale sind daher mittels Analog-Digitalwandlern umgeformt, soweit sie ursprünglich in analoger Form, z.B. in verschiedenen Potentialen, vorliegen. Die logischen Schaltungen 1,2,3 können durch die arithmetisch-logische Recheneinheit (ALU) eines einen Festwertspeicher (ROM) und einen veränderbaren Schreib-Lese-Speicher (RAM) aufweisenden Mi-kro-Prozessor des Typs MC 6801 verschiedener Hersteller implementiert sein.

Die Stelleinrichtung nach den Figuren 1 und 2 arbeiten in folgender Weise:

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Die erste logische Schaltung 1 enthält verschiedene digitale Mutliplikations- und Additionsglieder, durch welche der eingestellte Wert aD für die Steilheit der Kennlinie mittels des Messwertes Xwi für die Windgeschwindigkeit und des den Windeinfluss berücksichtigenden Stellwertes Ewi zur wahren Steilheit a korrigiert wird. Dies geschieht nach folgender Gleichung 1):

Gleichung 1):

a a0(l+Xwi-Ewi)

Daraus ist ersichtlich, dass der Wind einen massgeblichen Einfluss auf die Steilheit der Kennlinie hat.

Die zweite logische Schaltung 2 enthält ebenfalls digitale Multiplikations- und Additionsglieder, ist aber gegenüber der ersten logischen Schaltung 1 wesentlich komplizierter aufgebaut, da sie nebst dem Stellwert a0 und dem korrigierten Wert a für die Steilheit der Kennlinie, die den Windeinfluss berücksichtigenden Werte Xwi und Ewi und den Stellwert ß0 für die Parallelverschiebung der Kennlinie noch die Temperaturwerte verarbeiten muss. Dies geschieht im wesentlichen in drei Stufen:

Stufe 1, Gleichung 2):

Aßwi—TR-a0-Xwi-Ewi

Der Wert Tr kann im ROM fest gespeichert sein.

(Berücksichtigung des Windeinflusses auf die Festtemperatur und die eingestellte Parallelverschiebung).

Stufe 2, Gleichung 3):

AßR=WATR(l + a)

(Berücksichtigung der korrigierten Steilheit und der von Hand eingestellten gewünschten Raumtemperatur auf die Parallelverschiebung).

Stufe 3, Gleichung 4):

ß=ß0 + Aßwi+AßR

(Korrektur der eingestellten Parallelverschiebung durch den Einfluss des Windes und der Raumtemperatur auf die Parallelverschiebung).

In der dritten, aus einem Komplementierer, Additionsund Multiplikationsgliedern bestehenden logischen Schaltung wird das Ausgangssignal WTy für den Vorlauf-Sollwertregler aus den wahren Werten a und ß mittels eines Korrektursignal XTaK für die nichtlineare Abhängigkeit der Raumtemperatur von der Aussentemperatur bei tieferen Aussen-temperaturen nach folgender Gleichung 5) berechnet: Gleichung 5):

WTv=-a-XTaK-ß

Selbstverständlich benützen alle drei logischen Schaltungen Speicherzellen des RAM für die Zwischenspeicherung der Resultate bis zum nächsten logischen Verarbeitungsschritt.

Aus dem Vorhergehenden kann ersehen werden, dass mittels der erfmdungsgemässen Einrichtung eine Heizkurveneinstellung mittels zweier Potentiometer unter Wahrung des Ein-stell- und Anzeigekomforts ohne mechanische Kupplung der Potentiometer nur durch mathematische Verbindung und Extrapolierung mittels eines Mikro-Prozessors oder anderen Rechners auf einfache, genau und sicher funktionierende Weise erhalten werden kann. Die Einrichtung besitzt zudem den Vorteil, dass der Unterhalt wenig Zeit und Kosten in Anspruch nimmt.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

652 517 PATENTANSPRÜCHE

1. Stelleinrichtung mit Stellorganen und mit Anzeigeorganen zur Einstellung und gleichzeitigen Anzeige des zwischen zwei bestimmten Punkten angenähert linearen Verlaufs der Arbeitskennlinie eines witterungsabhängigen Heizungsreglers, bei dem der Verlauf der Arbeitskennlinie durch mindestens eines von zwei Stellorganen erfolgende Verstellung der elektrischen Werte von zwei Schaltungselementen der Reglerschaltung reversibel veränderbar ist, wobei als Schaltelemente mit veränderbaren elektrischen Werten von den Stellorganen bewegbare Widerstände und Schleifkontakte vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet,

- dass die beiden Stellorgane unabhängig voneinander verstellbar sind,

- dass eine erste (1) und zweite (2) elektronische, logische Schaltung mit dem Ausgang des ersten Stellorgans verbunden sind,

- dass ein Ausgang (5) der ersten elektronischen, logischen Schaltung (1) an einem zweiten Eingang (6) der zweiten logischen Schaltung (2) und ein Ausgang des zweiten Stellorgans an einem dritten Eingang (7) der zweiten logischen Schaltung (2) angeschlossen ist und

- dass die Ausgänge (5,8) der ersten und zweiten logischen Schaltung (1,2) die Eingänge (9,10) einer dritten elektronischen, logischen Schaltung (3) bilden, deren Ausgang (11) für ein Signal für einen Vorlauf-Sollwertregler bestimmt ist.

2. Stelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellorgane Schiebepotentiometer sind, deren Einstellstifte mit einem Diagrammzeiger zur Anzeige der Kennlinie verbunden sind und welche Anschläge zur Vermeidung einer fallenden Kennlinie besitzen.

3. Stelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite logische Schaltung (1, 2) gemeinsame Eingänge (12,14 resp. 13,15) zur Eingabe eines von der Windgeschwindigkeit abhängigen Messwertes (Xwj) und eines den Windeinfluss berücksichtigenden Stellwertes (Ewi) aufweisen.

4. Stelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite logische Schaltung (2) weitere Eingänge (16,17) für eine fest eingestellte Raumtemperatur (Tr) und für einen Stellwert für die von Hand eingestellte, gewünschte Raumtemperaturabweichung (WATr) aufweist.

5. Stelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte logische Schaltung (3) einen weiteren Eingang (18) für einen die nichtlineare Abhängigkeit der Raumtemperatur von der Aussentemperatur bei tieferen Aus-sentemperaturen berücksichtigenden Korrekturwert (XTaK) besitzt.

6. Stelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die logischen Schaltungen (1,2) Additions- und Multiplikationsglieder aufweisen.

7. Stelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte logische Schaltung (3) einen Komplementierer, Additions- und Multiplikationsglieder aufweist.

8. Stelleinrichtung nach Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass Zellen eines gemeinsamen Schreib-Lese-Speichers für die logischen Schaltungen (1,2,3) vorgesehen sind.

9. Stelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingänge der logischen Schaltungen (1,2,3) mit Analog/Digital-Wandlern für einzugebende Analogwerïe versehen sind und dass die logischen Schaltungen (1,2,3) für digitale Verarbeitung der eingegebenen Daten ausgelegt sind.

10. Stelleinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die logischen Schaltungen (1,2,3) durch die arithmetisch-logische Einheit (ALU) eines Mikro-Prozessors implementiert sind.