DE10135173A1 - Messvorrichtung, insbesondere für eine Heiz-/Klimaanlage - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Temperaturmessvorrichtung, insbesondere vorgesehen für eine Heiz-/Klimaanlage, umfassend Sensoren, die über zumindest eine elektrische Versorgungsquelle polarisiert sind. Die Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass sie zumindest eine Serienschaltung (D1, D2, CT1, CT2) enthält, einen ersten und einen zweiten Anschluss aufweisend, gekoppelt mit Anschlüssen oder Klemmen der Versorgungsquelle, wobei der erste Zweig oder die erste Schaltung einerseits eine erste Diode (D1) und eine zweite Diode (D2), in entgegengesetzter Richtung zueinander geschaltet zwischen der ersten Klemme (2) und der zweiten Klemme (3) der Serienschaltung (D1, D2, CT1, CT2), aufweist und andererseits einen ersten Sensor (CT1) und einen zweiten Sensor (CT2), in Serie geschaltet zwischen der ersten Klemme (2) und der zweiten Klemme (3) der Serienschaltung, wobei der gemeinsame Punkt zwischen der ersten Diode (D1) und der zweiten Diode (D2) mit dem gemeinsamen Punkt zwischen dem ersten Sensor (CT1) und dem zweiten Sensor (CT2) verbunden ist, und dass die Vorrichtung eine Umschalteinrichtung umfasst, um die Richtung der Polarisation in solch einer Weise umzukehren, dass der erste Sensor (CT1) oder der zweite Sensor (CT2) von einem Strom durchquert wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Messvorrichtung mit Sensoren, insbesondere Tempe­ ratursensoren, die zu einer Impedanz- oder Spannungsänderung führen, welche insbesondere für eine Heiz-/Klimaanlage geeignet ist.

Bei Heiz-Klimaanlagen sind die zur Klimatisierung dienenden Temperatursensoren generell passive Bauteile vom Thermoelementtyp und insbesondere vom Typ Thermoelement mit ne­ gativem Temperaturkoeffizienten (CTN).

Diese werden generell mittels einer Eichspannungsquelle mit zum Beispiel 5 V polarisiert, und zwar über einen Widerstand, insbesondere einen Präzisionswiderstand, aus der Klasse 1%.

Die an den Anschlüssen bzw. Klemmen des Thermoelementes gemessene Spannung wird anschließend verstärkt und von einer thermischen Steuervorrichtung mit Mikroprozessor ge­ messen.

Eine solche herkömmliche Vorrichtung erfordert, für jeden Sensor zwei Anschlussdrähte an der Steuerplatine anzuschließen, die den Mikroprozessor enthält.

Bei einem Klimasystem mit sechs Temperatursensoren muss man somit 12 direkte oder indi­ rekte Verbindungen oder Anschlüsse zu der Steuerkarte oder -Platine vornehmen, woraus hohe Kosten des Drahtnetzes oder Kabelbaumes und der zugeordneten Anschlussgeräte re­ sultieren, sowie Zuverlässigkeitsprobleme, die aus der relativen Komplexität der Anordnung resultieren.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Anzahl an Verbindungspunkten von Sen­ soren um zumindest zwei zu reduzieren.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Anzahl an Eingängen zur Ana­ logmessung der Steuerkarte bzw. -platine zu reduzieren.

Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine einfachere Vor­ richtung anzugeben, die somit zuverlässiger ist.

Die vorgenannten Aufgaben werden gelöst mittels einer Messvorrichtung, insbesondere vor­ gesehen für eine Heiz-/Klimaanlage, umfassend Sensoren, die über zumindest eine elektrische Versorgungs- oder Zufuhrquelle polarisiert sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrich­ tung zumindest eine Serienschaltung umfasst, die erste und zweite Klemmen oder Kontakte aufweist, die mit Klemmen oder Kontakten der genannten Zufuhr- oder Versorgungsquelle gekoppelt sind, wobei die erste Schaltung bzw. der erste Zweig einerseits eine erste und eine zweite einander entgegengesetzt angeordnete Dioden aufweist, geschaltet zwischen die erste und die zweite Klemme bzw. den ersten und den zweiten Kontakt des Serienzweiges bzw. der Serienschaltung, und andererseits einen ersten und einen zweiten Sensor, in Serie geschaltet zwischen den ersten und zweiten Kontakten oder Klemmen der Serienschaltung, wobei der gemeinsame Punkt zwischen der ersten und der zweiten Diode mit dem gemeinsamen Punkt zwischen dem ersten und dem zweiten Sensor verbunden ist, und dass die Vorrichtung eine Umschalteinrichtung umfasst, um die Polarisationsrichtung umzukehren, so dass der erste oder der zweite Sensor von Strom durchquert wird.

Die Sensoren können von dem Typ sein, der eine Impedanzveränderung zeigt, insbesondere Temperatursensoren.

Die Vorrichtung kann dadurch gekennzeichnet sein, dass zumindest eine Klemme bzw. Kon­ taktstelle der Versorgungs- oder Zufuhrquelle verbunden oder geschaltet ist einerseits mit einem Polarisationswiderstand, und zwar in Serie mit einer ersten Spannungsquelle, die über ein erstes Potential verfügt, und andererseits mit einem Umschaltelement, insbesondere einem Transistor, über einen ersten nichtleitenden Zustand und einen zweiten leitenden Zustand ver­ fügend, um die Klemme bzw. Kontaktstelle auf ein zweites Potential zu bringen, wobei der Polarisationswiderstand in Serie mit der ersten Spannungsquelle und das Umschaltelement eine bistabile Anordnung ausbilden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform zeichnet sich die Vorrichtung dadurch aus, dass die erste und die zweite Klemme der Serienschaltung jeweils mit einer sogenannten bistabilen Anordnung gekoppelt sind, wobei die Umschalteinrichtung dergestalt ausgebildet ist, dass alternativ das Umschaltelement einer der bistabilen Anordnungen in dem ersten leitenden Zustand angeordnet ist, während das Umschaltelement der anderen bistabilen Anordnung in dem zweiten nichtleitenden Zustand vorliegt.

Die Vorrichtung verfügt vorteilhafterweise über n Serienzweige bzw. Schaltungen BS1 . . . BSn, in Serie geschaltet und gekoppelt mit n-1 Versorgungs- oder Zufuhrklemmen bzw. -kontaktstellen BA1 . . . BAn-1

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform verfügt die Vorrichtung über zumindest eine Se­ rienschaltung, die mit einem Versorgungs- oder Zufuhranschluss, -klemme bzw. -kontaktstelle vom Rang P BSp und einer Zufuhr- oder Versorgungsklemme vom Rang (p + q) BSp + q, mit q < 1, gekoppelt ist.

Die Vorrichtung kann dadurch gekennzeichnet sein, dass sie über einen Mikroprozessor ver­ fügt, um zumindest eine Umschalteinrichtung oder -anordnung umzuschalten, und um zumin­ dest eine Spannung zu messen, die von einem Sensor bereitgestellt wird, insbesondere von einem Temperatursensor. Die Umschaltung erfolgt vorteilhafterweise sequenziell, so dass eine Auslesung von jedem der Sensoren erfolgen kann.

Schließlich betrifft die Erfindung eine Heiz- und/oder Klimaanlage wie weiter oben definiert.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlicher beim Lesen der folgenden Beschreibung, welche auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug nimmt, in wel­ chen gilt:

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik.

Fig. 2a zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, wobei Fig. 2b ein äquiva­ lentes Schaltbild bzw. -schema in einem der Transmissions- bzw. Schaltzustände T1 und T2 darstellt.

Fig. 3 zeigt eine Variante der Serienschaltung.

Die Fig. 4 und 5 zeigen bevorzugte Ausführungsvarianten der Erfindung.

Eine Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik ist in Fig. 1 dargestellt. Ein Temperatursen­ sor CT, zum Beispiel ein Thermoelement mit negativen Temperaturkoeffizienten, ist über Drähte 11 und 12 mit Eingängen einer Steuer- bzw. Regelkarte bzw. -platine 1 verbunden, beispielhaft gebildet aus einer gedruckten Schaltung mit einem Mikroprozessor MP und ei­ nem Polarisationswiderstand Rp, der mit einer Spannungsquelle von 5 V über den Draht 11 verbunden ist, während der Draht 12 mit der Masse verbunden ist.

Bei dieser Art an Anordnung muss man zwei Drähte oder Kabel zum Anschluss an der Steu­ er- oder Regelkarte 1 für jeden Sensor CT vorsehen.

In Fig. 2a sind zwei Thermoelemente CT1 und CT2 in Serie angeordnet zwischen den Klemmen bzw. Anschlüssen 2 und 3. Dioden D1 und D2 sind mit den Anschlüssen bzw. Klemmen der Thermoelemente CT1 und CT2 verbunden, jedoch mit umgekehrter Belegungs- bzw. Anschlussrichtung, so dass die Dioden D1 und D2 entgegengesetzt bzw. kopfüber mit Bezug zueinander angeordnet sind, wobei deren Kathoden gemeinsam vorliegen, wie darge­ stellt (oder deren Anoden gemeinsam vorliegen, wie es in Fig. 3 dargestellt ist, mit den Dioden D'1 und D'2).

Drähte bzw. Kabel 15 und 16 sind mit den Klemmen bzw. Anschlüssen BA1 und BA2 der Karte bzw. Platine 1 verbunden. Die Sensoren werden über zwei Polarisationswiderstände Rp1 und Rp2 polarisiert, die mit einer Spannungsquelle V und jeweils den Drähten 15 und 16 verbunden sind.

Der Draht bzw. das Kabel 15 ist mit einer Klemme bzw. einem Anschluss des Sensors CT2 verbunden, sowie mit einem analogen Eingang An1 des Mikroprozessors MP.

Der Draht bzw. das Kabel 16 ist mit einer Anschlussklemme bzw. Klemme bzw. einem An­ schluss des Sensors CT1 verbunden sowie mit einem analogen Eingang An2 des Mikropro­ zessors MP.

Der Mikroprozessor MP befehligt alternativ die Transistoren T1 und T2.

Der Transistor T1 ist an seiner Basis verbunden mit einem Steuereingang Cd1 des Mikropro­ zessors MP, wobei der Emitter mit der Masse und der Sammler mit der Metallschicht 15' ver­ bunden ist, die von der Klemme BA1 zu dem Eingang An1 verläuft.

In entsprechender Weise hat der Transistor T2 seine Basis geschaltet bzw. verbunden mit dem Steuereingang Cd2, seinen Emitter verbunden bzw. geschaltet mit der Masse und seinen Sammler bzw. Kollektor verbunden mit der Metallschicht bzw. Metallisation 16', die von der Klemme bzw. dem Anschluss BA2 zu dem Eingang An2 verläuft.

Wenn T1 geschlossen ist, und wenn T2 in dem leitenden Zustand vorliegt, so wird der An­ schluss bzw. die Klemme BA2 auf Massepotential gebracht (oder auf ein anderes gewähltes Potential), während die Klemme BA1 über den Widerstand Rp1 versorgt bzw. gespeist wird, wie dies Fig. 3 zeigt.

In diesem Zustand ist D2 geschaltet und schließt den Sensor CT2 kurz, während D1 umge­ kehrt vorliegt, wodurch es ermöglicht ist, den Sensor CT1 zu wählen bzw. zu verwenden, angesichts einer durchzuführenden Messung.

In dem anderen Zustand (T1 leitend, T2 geschlossen) wird die Klemme bzw. der Anschluss BA1 auf Massepotential (oder ein anderes unterschiedliches Voltpotential) gebracht, wobei die Diode D1 direkt bzw. ausgerichtet bzw. geschaltet vorliegt, um CT1 kurzzuschließen, während die Diode D2 invers bzw. umgekehrt vorliegt, wodurch es ermöglicht ist, den Sensor CT2 angesichts einer Messung zu wählen.

Durch sequenzielles Umschalten der Transistoren zwischen den zwei vorgenannten Zuständen erhält man eine alternierende Auslesung der Sensoren CT1 und CT2 durch zeitweiliges Mul­ tiplexen.

Fig. 4 zeigt eine Zusammenfassung von Serienschaltungen, die jeweils zwei Sensoren CT in Serie umfassen, wobei parallel hierzu zwei entgegengesetzt ausgerichtete Dioden geschaltet sind. Die Serienschaltung (CT10, CT11, D10, D11) ist in Serie angeordnet bzw. geschaltet mit der Serienschaltung (CT20, CT21, D20, D21), wobei die Enden dieser Schaltungen bzw. Zweige mit Anschlüssen bzw. Klemmen BA1, BA2 und BA3 der Karte bzw. Platine 1 ver­ bunden sind. Die Montage benötigt lediglich drei Drähte bzw. Kabel 15, 16, 17 für vier Sen­ soren.

Man kann ebenfalls diese Anordnung einer Serienschaltung (CT3, CT4, D3, D4) zwischen den Klemmen BA1 und BA3 zuordnen, wodurch es ermöglicht wird, sechs Sensoren zu steu­ ern, und zwar ausgehend von drei Klemmen bzw. Anschlüssen BA1, BA2 und BA3 der Steu­ er- bzw. Regelkarte bzw. -platine 1.

Jeder der Schalter C1, C2, C3 kann an die Klemmen BA1, BA2, BA3 ein Potential V anlegen (z. B. 5 V) oder auch ein Massepotential.

Gemäß den unterschiedlichen Spannungen der Anschlüsse bzw. Klemmen BA1, BA2, BA3 erhält man:

Man erhält somit eine paarweise Funktion von aktiven Sensoren.

Ausgehend von den ersten vier Zuständen kann man beispielhaft die Gesamtheit der Sensoren abfragen. Es ist demzufolge ausreichend, sequenziell die Schalter bzw. Kommutatoren C1, C2 und C3 umzuschalten, um durch zeitweiliges Multiplexen eine Leseüberstreichung bzw. -abfrage von jedem der Sensoren zu erzielen.

Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher n Serienzweige bzw. Schaltungen BS1, BS2 . . . BSn mit den Anschlüssen BA1, BA2, BAp, BAn + 1 verbunden sind.

Zusätzlich können andere Serienschaltungen bzw. -kreise bzw. -zweige, zum Beispiel (D3, D4, CT3, CT4) zwischen BA1 und BA3, (D5, D6, CT5, CT6) zwischen BA3 und BAn oder auch (D7, D8, CT7, CT8) zwischen BA1 und BAn + 1 vorgesehen sein, insbesondere um zu­ sätzliche Möglichkeiten bereitzustellen bezüglich der Erfassung, ohne die Anzahl an Drähten bzw. Kabeln zu erhöhen, noch die Anschlüsse an der Karte bzw. Platine 1.

Die zusätzlichen Serienschaltungen sind insbesondere verbunden bzw. geschaltet zwischen zwei Anschlüssen bzw. Klemmen BAp und BAp + q, die nicht fortlaufend bzw. aneinander anschließend sind, das heißt q < 1, so dass unterschiedliche Strompfade bereitgestellt werden als jene, welche vorliegen würden bedingt durch das Vorliegen von n in Serie geschalteten Serienzweigen bzw. -schaltungen. In selber Weise wie bei dem Fall von Fig. 4 kann eine zeitweilige Multiplexschaltung es ermöglichen, sequenziell jeden der Sensoren auszulesen bzw. abzutasten.

Die Erfindung ist anwendbar auf die Messung oder Erfassung von Dipolen, die über eine Im­ pedanzveränderung verfügen (Thermoelemente, Drucksensoren etc.), oder mit Variationen der Spannung (Solarsensor etc.)

Claims (10)

1. Messvorrichtung, insbesondere vorgesehen für eine Heiz-/Klimaanlage, umfassend Sen­ soren, die über zumindest eine elektrische Versorgungsquelle polarisiert sind, dadurch gekennzeichnet, dass sie zumindest eine Serienschaltung (D1, D2, CT1, CT2) umfasst, die einen ersten und einen zweiten Anschluss aufweist, die mit Anschlüssen oder Klemmen der Versorgungsquelle gekoppelt sind, wobei der erste Zweig oder die erste Schaltung einerseits eine erste Diode (D1) und eine zweite Diode (D2) aufweist, die entgegengesetzt zueinander zwischen die erste Klemme (2) und die zweite Klemme (3) der Serienschaltung (D1, D2, CT1, CT2) geschaltet sind, und andererseits einen ersten Sensor (CT1) und einen zweiten Sensor (CT2), in Serie geschaltet zwischen die ersten und zweiten Kontakte bzw. Klemmen (2, 3) der Serienschaltung, wobei der gemeinsa­ me Punkt zwischen der ersten Diode (D1) und der zweiten Diode (D2) mit dem gemein­ samen Punkt zwischen dem ersten Sensor (CT1) und dem zweiten Sensor (CT2) ver­ bunden oder geschaltet ist, und dass die Vorrichtung eine Umschalteinrichtung umfasst, um die Richtung der Polarisation derart umzukehren, dass der erste Sensor (CT1) oder der zweite Sensor (CT2) von einem Strom durchquert wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Anschluss bzw. eine Klemme (BA1) der Versorgungsquelle einerseits verbunden ist mit einem Polarisationswiderstand (Rp1), der in Serie vorliegt mit einer ersten Spannungsquelle, die über ein erstes Potential (V) verfügt, und andererseits mit einem Umschaltelement, insbesondere einem Transistor (T1, T2), einen ersten nichtleitenden Zustand und einen zweiten leitenden Zustand aufweisend, um die Klemme oder den Anschluss auf ein zweites Potential (OV) zu bringen, wobei der Polarisationswiderstand (Rp1), der in Se­ rie mit der ersten Spannungsquelle vorliegt, und das Umschaltelement (T1, T2) eine bi­ stabile Anordnung ausbilden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Klemme (2) und die zweite Klemme (3) der Serienschaltung jeweils gekoppelt sind mit einer bistabilen Einrichtung (T1, T2) und dass die Umschalteinrichtung ausgebildet ist, um alternativ das Umschaltelement (T1) von einer der bistabilen Einrichtungen in einen ersten leiten­ den Zustand zu führen und das Umschaltelement (T2) der anderen bistabilen Anord­ nung in den zweiten nichtleitenden Zustand.

4. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie n Serienzweige oder Schaltungen BS1 . . . BSn aufweist, in Serie geschaltet und gekoppelt mit n-1 Versorgungsanschlüssen oder -klemmen BA1 . . . BAn-1.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie zumindest eine Serien­ schaltung umfasst, die mit einer Versorgungsklemme oder einem Versorgungsanschluss gekoppelt ist, vom Rang p BSp, und mit einer Versorgungsklemme vom Rang p + q BSp + q, wobei q < 1 gilt.

6. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Mikroprozessor (MP) aufweist, um zumindest eine Umschalteinrichtung umzuschalten und um zumindest eine Spannung zu messen, entwickelt von zumindest einem der Sensoren (CT1, CT2, . . .).

7. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschaltung sequenziell erfolgt, so dass es ermöglicht ist, eine Auslesung von jedem der Sensoren (CT1, CT2, . . .) zu erhalten.

8. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren vom Typ sind, der eine Impedanzveränderung zeigt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren Temperatur­ sensoren (CT1, CT2, . . .) sind.

10. Heiz- und/oder Klimaanlage, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche umfasst.