DE102004032618B4

DE102004032618B4 - Solar-Funk-Temperatursensor

Info

Publication number: DE102004032618B4
Application number: DE102004032618A
Authority: DE
Inventors: Ralf Alisch; Karsten Allerding; André Wolfram
Original assignee: Kieback & Peter & Co KG GmbH
Current assignee: Kieback & Peter & Co KG GmbH
Priority date: 2003-07-10
Filing date: 2004-07-05
Publication date: 2005-09-22
Anticipated expiration: 2024-07-06
Also published as: DE102004032618A1; DE10331446A1

Abstract

Temperatursensor-Vorrichtung (10) zur Messung und Übermittlung eines Raumlufttemperaturwertes an eine Regelschaltung (44) zur Regelung der Raumlufttemperatur auf einen Sollwert, enthaltend
(a) einen Temperatursensor (16) zur Messung der Raumlufttemperatur,
(b) eine Sendeeinrichtung (22) zur Übertragung eines den gemessenen Temperaturwert repräsentierenden Funksignals an eine Empfangseinrichtung (34) der Regelschaltung (44),
(c) Steuermittel (20) zur Steuerung des Temperatursensors (16) und der Sendeeinrichtung (22),
(d) Solarzellen (14) zur Energieversorgung der Sendeeinrichtung (22) und der Steuermittel (20) mit elektrischer Energie, und
(e) zusätzlich zu der Solarzelle (14) einen Energiespeicher (18), welcher über die Solarzelle (14) auffüllbar ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
(f) Mittel zum Senden gemessener Temperaturwerte in Intervallen variabler Dauer an die Empfangseinrichtung (34) der Regelschaltung (44) vorgesehen sind, wobei jeweils ein Sendevorgang erst dann auslösbar ist, wenn ΔT ≤ |Σ Δτ|, mit ΔT einem vorgegebenen Wert für eine Temperaturänderung und Δτ die nach einem festen Zeitintervall δt ermittelte...

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Temperatursensor-Vorrichtung zur Messung und Übermittlung eines Raumlufttemperaturwertes an eine Regelschaltung zur Regelung der Raumlufttemperatur auf einen Sollwert, enthaltend

(a) einen Temperatursensor zur Messung der Raumlufttemperatur,
(b) eine Sendeeinrichtung zur Übertragung eines den gemessenen Temperaturwert repräsentierenden Funksignals an eine Empfangseinrichtung der Regelschaltung,
(c) Steuermittel zur Steuerung des Temperatursensors und der Sendeeinrichtung,
(d) Solarzellen zur Energieversorgung der Sendeeinrichtung und der Steuermittel mit elektrischer Energie, und
(e) zusätzlich zu der Solarzelle einen Energiespeicher, welcher über die Solarzelle auffüllbar ist.

Raumlufttemperaturwerte werden mittels eines Temperatursensors aufgenommen. Sie werden an eine Regelschaltung übertragen, welche zum Beispiel Ventile von Heizkörpern beeinflusst. Üblicherweise wird das Temperatursignal über eine fest verlegte Leitung an die Regelschaltung übertragen. Die Regelschaltung kann dabei über ein BUS-System mit weiteren Regelschaltungen und einer zentralen Steuerzentrale für das Gebäudemanagement verbunden sein. Die Regelschaltung ist zum Beispiel in einer abgehängten Decke oder dergleichen versteckt. Der Temperatursensor ist an einer Wand oder einer anderen geeigneten Stelle innerhalb des Raumes montiert.
Der Temperatursensor überträgt das Temperatursignal üblicherweise in regelmäßigen Abständen an die Regelschaltung. Ändert sich die Raumlufttemperatur, so wird ein entsprechendes Signal an ein zugehöriges Heizungsventil gesendet. Bei sinkender Raumlufttemperatur öffnet das Heizungsventil und die Raumlufttemperatur steigt an. Bei steigender Raumlufttemperatur wird das Heizungsventil geschlossen.
Die Regelschaltung regelt dabei die Raumlufttemperatur auf einen eingestellten Temperatur-Sollwert. Der Sollwert kann durch die zentrale Steueranlage vorgegeben werden. Häufig wird der Sollwert am Wochenende aus Energiespargründen niedriger eingestellt, als zum Beispiel an Werktagen innerhalb der Woche. Der Sollwert kann zusätzlich manuell an einem Einstellmittel an dem Temperatursensor verstellt werden. Das zugehörige Signal wird dann zusammen mit dem Temperaturwert an die Regelschaltung übermittelt.

Normalerweise wird ein Temperatursensor fest mit der Regelschaltung verdrahtet. Über die Verbindungsleitung erfolgt die Energieversorgung und der Informationsfluß. Solche fest verlegten Verbindungsleitungen sind in einigen Fällen unvorteilhaft. So ist es aufwendig, Gebäude mit Temperatursensoren nachzurüsten, weil dann unter Umständen die Wände geöffnet werden müssen, um die Leitungen unter Putz zu legen. Ein einmal installierter Temperatursensor kann nicht mehr ohne weiteres versetzt werden. Insbesondere bei wandelbaren Gebäuden, bei denen die Aufteilung und die Funktion der Räumlichkeiten während der Bauphase noch nicht feststeht oder sich während der Nutzungsphase ändert, ist dies nachteilig.

Aus der Veröffentlichung „Funken ohne Batterie" von Peter Pernsteiner in Elektronik 6 (2003) S.38-42 ist ein Temperatursensor bekannt, bei welchem das Temperatursignal über Funk an die Regelschaltung übertragen wird. Der Temperatursensor ist weiterhin mit einer Solarzelle versehen, welche das Bauteil mit Energie versorgt. Dadurch kann der Temperatursensor kabellos installiert werden. Nachteilig bei dieser Anordnung ist es, daß die Funktionsfähigkeit nur dann gewährleistet ist, wenn Licht auf die Solarzelle fällt. Wird der Raum abgedunkelt oder in der Nacht kann eine solche Anordnung keine Temperaturwerte an die Regelschaltung senden.

Aus der DE 37 36 244 C2 ist eine Klimaregelvorrichtung bekannt, bei welcher Steuersignale optisch auf eine lokale Regelschaltung übertragen werden. Die lokale Regelschaltung arbeitet mit Batterien oder einem Solarwandler zur Ladung eines Akkumulators. Zur Minimierung des Strombedarfs wird die Versorgungsspannung nur dann „freigeschaltet", wenn tatsächlich Strom benötigt wird. Durch diese bedarfsweise Stromversorgung lässt sich der Strombedarf stark reduzieren. Das Energiemanagement richtet sich also nach der Energienachfrage. Die Zeitabstände, zu denen die Versorgungsspannung überhaupt einschaltet, sind fest.

Aus der DE 101 05 959 A1 ist eine Anordnung bekannt, mit der Heizungs- und Kühleinrichtungen miteinander und mit einer Steuereinrichtung kommunizieren. Die Kommunikation erfolgt dabei mittels Datenfunk- oder Bluetooth. Die einzelnen Module werden mit Batterien betrieben. Das Energiemanagement eines Moduls erfolgt derart, daß der Energiebedarf gesenkt wird, in dem der Datenaustausch in festen, vorgegebenen oder wählbaren Zeitabständen erfolgt oder nur dann, wenn eine hinreichende Änderung von Meßdaten bzw. Eigenschaftsdaten gegenüber den Vorwerten vorliegt. Bei allen bekannten Vorrichtungen besteht das Problem, daß die Funktionsfähigkeit nicht mehr gewährleistet ist, wenn die Energieversorgung erschöpft ist.

Aus der DE 101 50 128 C2 ist eine Anordnung mit einem drahtlosen Sensor und einer Solarzelle bekannt, bei welcher eine Timer-Schaltung vorgesehen ist, welche eine Aussendung eines Sendetelegramms aktiviert. Die Timerschaltung ist in Abhängigkeit von einem Spannungsniveau des Energiespeichers triggerbar.

Aus der DE 197 29 575 A1 ist ein Raumtemperaturregler mit drahtloser Messwertübertragung bekannt. Die Temperaturmessvorrichtung wird von einer Solarzelle mit Energie versorgt. Zur Senkung des Energieverbrauchs wird vorgeschlagen, den letzten gesendeten Messwert zu speichern und einen Messwert nur dann zu senden, wenn sich dieser um einen minimalen Betrag vom letzten Meßwert unterscheidet.

Offenbarung der Erfindung

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine kabellose Temperatursensor-Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die mit einfachen Mitteln dauerhaft einen kontinuierlichen Einsatz erlaubt. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß Mittel zum Senden gemessener Temperaturwerte in Intervallen variabler Dauer an die Empfangseinrichtung der Regelschaltung vorgesehen sind, wobei jeweils ein Sendevorgang erst dann auslösbar ist, wenn ΔT ≤ |Σ Δτ|, mit ΔT einem vorgegebenen Wert für eine Temperaturänderung und Δτ die nach einem festen Zeitintervall δt ermittelte Temperaturdifferenz zu einem vorhergehenden Wert.

Entsprechend der Erfindung werden die Temperaturdifferenzen zu einem vorhergehenden Wert nach einem kleinen Zeitintervall δt gemessen und zum Beispiel in einem Summenspeicher hinterlegt. Nach einem weiteren Zeitintervall δt wird erneut gemessen. Dieser Wert wird zu dem Wert in dem Summenspeicher hinzu addiert. Dabei werden auch die Vorzeichen berücksichtigt und nicht nur die absoluten Werte. Erst wenn eine Vielzahl von Temperaturdifferenzen in die gleiche Richtung erfolgen, überschreitet die Summe den Schwellenwert ΔT und ein Sendevorgang wird ausgelöst. Schwankungen mit positivem Vorzeichen und negativen Vorzeichen kompensieren sich. Die Summe bleibt daher unterhalb des Schwellenwerts ΔT. Bei dieser Vorrichtung ist nur ein Summenwertspeicher erforderlich. Aufwendige Auswertungen entfallen.

Vorzugsweise sind Speichermittel zum Speichern einer Zahl vorgesehen, welche die maximale Anzahl von Sendevorgängen während einer Dunkelphase repräsentiert, Zählmittel zum Zählen der bereits erfolgten Sendevorgänge während einer Dunkelphase, und Mittel zum Unterdrücken eines Sendevorgangs während der Dunkelphase, wenn die Anzahl der bereits erfolgten Sendevorgänge die maximale Anzahl überschreitet. Diese maximale Zahl kann zum Beispiel so berechnet sein, daß nur z.B. 90% der Energie verbraucht wird. Es versteht sich, daß auch äquivalente Mittel vorgesehen sein können, bei welchen zum Beispiel rückwärts bis Null herunter gezählt wird, kein Zähler, sondern eine andere Größe beobachtet wird, welche die Anzahl der möglichen Sendevorgänge repräsentiert oder dergleichen.

Auf diese Weise wird erreicht, daß der Temperatursensor auch dann arbeitsfähig bleibt, wenn kein Licht auf die Solarzelle fällt. Die Vorrichtung ist vollständig autonom. Der Speicher wird von der Solarzelle aufgefüllt, wenn wieder Licht auffällt und braucht daher, im Gegensatz zum Beispiel zu einer Batterie, nicht erneuert oder ausgetauscht zu werden. Die variablen Sendeintervalle ermöglichen auch das Überbrücken langer Dunkelphasen, da nur bei Bedarf, d.h. bei echten Temperaturänderungen, die ein normales Rauschen übersteigen, tatsächlich gesendet wird. Die Zeiträume zwischen den Messungen sind fest, aber die Intervalldauern, zu denen gesendet werden, sind – im Gegensatz zu bekannten Anordnungen nach dem Stand der Technik – abhängig von der Summe der Temperaturschwankungen.

Die Einstellgröße zum Aktivieren des nächsten Sendevorgangs ist somit die gemessene Temperatur. Wenn sich die Temperatur nicht oder nur wenig ändert, ist eine Übertragung des Temperaturwertes an die Regelschaltung nicht erforderlich. Entsprechend können dann die Intervalle lang sein. Eine Übertragung erfolgt bei gleichbleibender Temperatur nur, um das Bestehen des Kommunikationsweges zu bestätigen.

Vorzugsweise ist der Energiespeicher ein Kondensator hoher Kapazität, insbesondere ein Gold-Cap-Speicher. Ein solcher Speicher ist klein, leistungsfähig und daher besonders gut geeignet für einen Temperatursensor.

Die Intervalldauer für das Senden eines Temperaturwertes an die Regelschaltung kann folgendermaßen geregelt sein. Die Vorrichtung umfasst Mittel zur Messung der Beleuchtungsstärke an der Solarzelle und das Zeitintervall δt ist größer, wenn die Beleuchtungsstärke während einer Dunkelphase einen vorgegebenen Schwellwert unterschreitet. Das bedeutet, daß der Temperaturwert häufiger oder weniger häufig gesendet wird, je nachdem, welche Umgebungsbedingungen vorliegen. Da der Sendevorgang mit hohem Energieverbrauch verbunden ist, wird die Intervalldauer so eingestellt, daß Temperaturwerte nur so häufig gesendet werden, wie dies erforderlich ist. Wenn zum Beispiel nachts keine Energie von der Solarzelle geliefert wird, muß die Energie dem Energiespeicher entnommen werden. Dann wird die Intervalldauer größer. Das schont den Energievorrat. Wenn dagegen viel Licht vorhanden ist, kann der Speicher geladen und der Temperaturwert häufiger gesendet werden, da jederzeit Energie vorhanden ist. Dies geschieht dadurch, daß nachts weniger Werte Δτ pro Zeiteinheit aufaddiert werden. Dadurch wird der Wert ΔT erst zu einem späteren Zeitpunkt erreicht, als bei vergleichbaren Temperaturverläufen während guter Beleuchtung der Solarzelle.

Zur weiteren Regelung kann es sinnvoll sein, daß der vorgegebene Wert für eine Temperaturänderung ΔT bei Temperaturanstieg ein anderer ist als bei Temperaturabfall. Bei sinkender Temperatur kann zum Beispiel ein kleineres ΔT vorgegeben werden, so daß ein Temperaturabfall schneller erfasst wird, als ein Temperaturanstieg.

Die Vorrichtung kann folgendermaßen betrieben werden: Bestimmung der Anzahl der bei vollem Energiespeicher möglichen Sendevorgänge, Ermitteln der Beleuchtungsstärke an der Solarzelle, und Auslösen von Sendevorgängen, solange die Beleuchtungsstärke einen vorgegebenen Schwellwert erreicht oder wenn dies nicht der Fall ist, bis ein vorgegebener Prozentsatz der maximal möglichen Sendevorgänge erreicht ist.

Je mehr die Energiemenge absinkt, um so mehr muß Energie „gespart" werden, um die Funktionsfähigkeit der Vorrichtung zu gewährleisten. Liegen nur noch z.B. 10% der Energie des Energiespeichers vor, so wird kein Sendevorgang mehr ausgelöst. Dann ist morgens, wenn die Beleuchtungsstärke wieder ausreichend ist, noch genügend Energie für die sofortige Aktivierung vorhanden.

Vorzugsweise sind Mittel zur eindeutigen Identifizierung des Funksignals mit der Temperatursensor-Vorrichtung vorgesehen. Dann können mehrere Temperatursensor-Vorrichtungen gleichzeitig verwendet werden. Die Identifizierungsmittel ermöglichen die eindeutige Zuordnung eines Signals zu einem bestimmten Sensor.

Vorzugsweise ist ein Stellmittel zur Änderung des Temperatursollwertes vorgesehen, der zusammen mit dem gemessenen Temperaturwert an die Empfangseinrichtung der Regelschaltung übertragbar ist. Für die Übertragung des Temperatursollwerts können dann die gleichen Übertragungswege angewendet werden, wie für die Übertragung des aktuell gemessenen Temperaturwertes. Es kann der Übertragung des Temperatursollwertes aber auch eine höhere Priorität eingeräumt werden. Dann wird die Übertragung des Temperaturwertes erzwungen.

Das Gerät kann auch als Tischgerät ausgeführt sein.

Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Ein Ausführungsbeispiel ist nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Darstellung einer Raumlufttemperatur-Regelung.
2 zeigt schematisch den zeitlichen Verlauf der Temperatur und der Übertragungszeitpunkte bei im wesentlichen konstanter Temperatur
3 zeigt schematisch den zeitlichen Verlauf der Temperatur und der Übertragungszeitpunkte bei veränderlicher Temperatur
4 zeigt schematisch den zeitlichen Verlauf der Temperatur und der Übertragungszeitpunkte bei einer Änderung des Temperatur-Sollwerts
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In 1 ist eine allgemein mit 10 bezeichnete Temperatursensor-Vorrichtung dargestellt. Die Temperatursensor-Vorrichtung 10 umfasst ein Gehäuse 12. Das Gehäuse ist kabellos an einer Wand in einem Raum befestigt. Außerhalb des Gehäuses 12 ist eine Solarzelle 14 an dem Gehäuse angeordnet. Bei der Solarzelle 14 handelt es sich um eine sogenannte Indoor-Solarzelle, deren spektrale Empfindlichkeit an das Emissionsspektrum von Kunstlicht angepasst ist. Die Vorrichtung 10 umfasst weiterhin einen Temperaturfühler 16, einen Energiespeicher 18, einen Prozessor 20 und eine Sendeeinheit 22. Die Solarzelle 14 versorgt die Sendeeinheit 22, den Prozessor 20 und den Energiespeicher 18 mit Strom. Dies ist durch Pfeile 24, 26 und 28 dargestellt.
Wenn die Helligkeit in dem Raum zu gering ist, werden die Sendeeinheit 22 und der Prozessor 20 mit Energie aus dem Energiespeicher 18 versorgt. Dies ist durch Pfeile 30 und 32 dargestellt. Der Prozessor 20 steuert die innerhalb der Vorrichtung 10 ablaufenden Vorgänge. Der Temperaturfühler 16 misst die Raumlufttemperatur T. Der Wert der Raumlufttemperatur wird mittels des Prozessors 20 an die Sendeeinheit 22 übertragen. Dies ist durch Pfeil 38 und 40 dargestellt. Die Sendeeinheit 22 sendet den Wert der Raumlufttemperatur an einen Empfänger 34. Dies ist durch einen Pfeil 36 dargestellt. Die Funkverbindung erfolgt in einem Frequenzband um 868 MHz. Für die Zuordnung des Funksignals ist jedes Signal mit einer Sensor-spezifischen Codierung versehen. Aufgrund der Codierung kann zwischen den Signalen unterschiedlicher Sensor-Vorrichtungen 10 unterschieden werden. Der Empfänger 34 ist Teil einer Regelschaltung 44, die als solche bekannt ist und daher nicht näher beschrieben werden braucht.
Die Regelschaltung 44 (Raumregler) verwendet den Temperaturwert zur Regelung eines Heizungsventils 46 einer Heizung 50. Das ist durch einen Pfeil 48 dargestellt. Über ein BUS-System 52 ist die Regelschaltung 44 mit einer zentralen Steuereinheit und weiteren Regelschaltungen verbunden. Statt einer festen Leitung kann auch die Übermittlung der Daten an das Heizungsventil 46 mittels einer Funkverbindung erfolgen. Dann muß in der Regelschaltung 44 ein Sender vorgesehen sein. Von der zentralen Steuereinheit werden die allgemeinen Regelungsdaten für die Regelung der Heizung eingestellt. Die für alle angeschlossenen Regelschaltungen 44 geltenden Regelungsdaten werden von der zentralen Steuereinheit übertragen. Weiterhin ist an der Temperatursensor-Vorrichtung 10 ein Einstell-Drehknopf 54 vorgesehen. Mit dem Einstellknopf 54 kann der Temperatursollwert (absolut) oder eine Differenz zu dem Temperatursollwert verändert werden. Der Einstellwert des Knopfes 54 wird über den Prozessor 20 verarbeitet und zusammen mit dem Temperaturwert an die Regelschaltung gesendet. Damit kann eine individuelle Einstellung für einen Raum, die von den allgemeinen Regelungsdaten abweicht, vorgenommen werden.
Die Übertragung der Temperaturwerte, der Codierung und ggf. des Temperatursollwerts erfolgt nach folgendem Schema, welches graphisch in 2 bis 4 dargestellt ist. Dabei ist zu berücksichtigen, daß die hier dargestellten zeitlichen Temperaturverläufe lediglich der Veranschaulichung dienen und zumindest teilweise stark von den tatsächlichen Verhältnissen abweichen.
Wenn tagsüber ausreichend Licht auf die Solarzelle fällt, wird in regelmäßigen Zeitintervallen im Bereich von etwa zwei Minuten ein Temperaturwert gemessen und ggf. gesendet. Die Übertragung per Funk erfordert dabei einen Strom in der Größenordnung von einigen 10 mA, während der Prozessor lediglich wenige Mikroampere benötigt. Die Übertragung von Daten braucht also um mehrere Größenordnungen mehr Energie als der Prozessor zur Steuerung der internen Abläufe innerhalb der Sensor-Vorrichtung.
Um die erforderliche Energiemenge insgesamt und damit die Solarzelle klein zu halten, erfolgt eine Funk-Übertragung nur, wenn dies erforderlich ist. Auch der Prozessor 20 arbeitet nur, wenn dies erforderlich ist. Während der übrigen Zeit befindet sich der Prozessor in einem sogenannten Schlafmodus. In diesem Modus ist er nahezu inaktiv und braucht besonders wenig Energie. Nach einem Sendevorgang (Zeitpunkt 0 in 2) befindet sich der Prozessor im Schlafmodus. Dieser wird alle 8 Sekunden unterbrochen und es wird überprüft, ob das Zeitintervall von zwei Minuten bereits verstrichen ist. Nach zwei Minuten wird der mit 60 bezeichnete Temperaturwert T des Temperaturfühlers 16 ausgelesen. Der aktuelle Temperaturwert wird nun mit dem vorhergehenden Temperaturwert verglichen und die Differenz Δτ gebildet. Dieser ist an diesem Punkt gerade Null. Die Temperaturdifferenz wird in einem Summenspeicher gespeichert. Der Prozessor überprüft nun, ob der Absolutbetrag dieses aktuellen, gespeicherten Summenwerts Σ Δτ größer ist als ein vorgegebener Wert für eine Temperaturänderung ΔT. An dem mit 62 bezeichneten Punkt ist die Temperaturdifferenz positiv, aber recht gering. Nach jeweils weiteren zwei Minuten wird der Vorgang wiederholt 64, bis die Bedingung erfüllt ist. In der Zwischenzeit ist eine Übertragung des Temperaturwertes nicht erforderlich. Eine Übertragung des Temperaturwertes erfolgt erst, wenn der Summenwert größer als die vorgegebene Temperaturänderung ist. In 2 rauscht die gemessene Temperatur um den Wert T_S, ist aber im Mittel nicht veränderlich. Der Summenwert schwankt daher um Null. Dementsprechend wird kein Temperaturwert gesendet.
In 3 ist der Fall dargestellt, bei dem sich die Temperatur ändert. Zunächst steigt die mit 68 bezeichnete Temperatur an. Der mit 66 bezeichnete Differenzwert Δτ ist hier bereits etwas größer, bleibt aber nach zwei Minuten noch kleiner als ΔT. Entsprechend braucht der Wert noch nicht gesendet werden. Nach weiteren zwei Minuten wird jedoch eine weitere positive, recht große Temperaturänderung bei 70 gemessen. Die Summe der beiden Werte bei 66 und 70 ist größer als ΔT. Der Temperaturwert 70 wird daher zusammen mit der Codierung an den Empfänger 34 der Regelschaltung 44 übertragen (1). Dies ist durch einen Pfeil 72 angedeutet. Die Regelschaltung 44 überträgt ein Signal an das Heizungsventil 46. Danach sinkt die Temperatur wieder ab. Auch bei 74 ist die Temperaturdifferenz zwischen vorhergehenden Wert und aktuellem Wert größer. Entsprechend erfolgt auch hier eine Sendung. Danach bleibt die Temperatur wieder im wesentlichen konstant.
Die Zeit zwischen den erfolgten Übertragungen ist also nicht konstant, sondern richtet sich nach der Raumlufttemperatur, bzw. ihrer Änderung. Bei geringen Temperaturänderungen kann so der Energieverbrauch der Temperatursensor-Vorrichtung wesentlich gesenkt werden.
In 4 ist der Fall dargestellt, bei dem die Soll-Temperatur T_S mittels des Einstellknopfes 54 auf einen neuen Temperaturwert T_Sn eingestellt wurde. Der erste Temperaturwert nach zwei Minuten wird nicht gesendet, da er innerhalb des vorgegebenen Schwankungsbereichs liegt (s.oben). Zum Zeitpunkt t_n wurde der Sollwert verstellt. Dieser Zeitpunkt liegt zwischen zwei Übertragungszeitpunkten, nämlich bei zwei Minuten und vier Minuten. Der Sollwert wird nicht unmittelbar an die Regelschaltung 44 übertragen, sondern erst mit Ablauf des Intervalls, hier bei vier Minuten. Der Temperaturwert 76 braucht nicht übertragen werden. Trotzdem erfolgt nun eine Übertragung, nämlich des neuen Sollwerts unabhängig von der Übertragung des Temperaturwerts. Dies ist durch einen Pfeil 78 angedeutet. Dann werden wieder Übertragungen ausgelöst, wie dies bereits bei 3 beschrieben wurde. Hier bildet die Summe jedoch einen negativen Wert.
Wenn die Energieversorgung der Vorrichtung nicht durch die Solarzelle, sondern durch den Energiespeicher erfolgt, weil die Solarzelle nicht mehr ausreichender Helligkeit ausgesetzt ist, werden die Zyklen wie folgt geregelt:
Da tagsüber z.B. ausreichend Licht auf die Solarzelle fällt, kann auch bei kleineren Temperaturschwankungen, d.h. häufiger ein Temperaturmesswert gesendet werden. Während der Dunkelphasen, insbesondere nachts, darf jedoch nicht so häufig gesendet werden. Das wird dadurch erreicht, daß ein größerer Wert für δτ vorgegeben wird, wenn die Beleuchtungsstärke an der Solarzelle einen Schwellwert unterschreitet. Durch Messung der Beleuchtungsstärke wird die Dunkelphase erkannt und dieser größere Schwellwert verwendet.
Der Prozessor 20 überprüft also zunächst, ob die Solarzelle Energie liefert. Er kennt die Anzahl der noch möglichen Sendevorgänge. Ist ausreichend Energie vorhanden, wird geprüft, ob eine Übertragung erforderlich ist. Dabei wird jedoch das Basisintervall von zwei Minuten erhöht. Wie sehr das Basisintervall verlängert wird, ist festgelegt. Die Verlängerung des Basisintervalls vermeidet das mit Energieverbrauch verbundene Auslesen der Temperatur und die Rechnerleistung bei der Berechnung der Summe und dem Vergleich mit dem vorgegebenen Wert.
Je nach Anforderungen an die Qualität der Temperaturregelung können hier entsprechend die Rahmenbedingungen für die Sendebedingungen festgelegt werden.
Der Energiespeicher 18 setzt sich aus mindestens zwei Goldcap-Speichern zusammen. Bei diesen Speichern handelt es sich um hochkapazitive Kondensatoren. Zwei Speicher mit großem Speicherinhalt sind für die Versorgung des Senders 22 vorgesehen. Ein dritter Speicher dient der Versorgung des Prozessors 20. Er ist nicht mit dem Sender 22 verbunden. Dadurch ist gewährleistet, daß der Prozessor zur Steuerung der internen Vorgänge auch dann noch arbeitsfähig ist, wenn die Energie nicht mehr zum Senden von Daten ausreicht. Eine Reservevorhaltung ist dabei berücksichtigt. Da der Prozessor sehr viel weniger Energie verbraucht, kann es entsprechend im schlimmsten Fall dazu kommen, daß keine Temperaturwerte mehr gesendet werden. Trotzdem bleibt die Arbeitsfähigkeit auch über lange Zeiträume erhalten. Sobald wieder Licht auf die Solarzelle fällt, kann die Vorrichtung wie gewohnt arbeiten, auch wenn zwischendurch zu wenig Energie für eine Übertragung vorhanden war. Insbesondere nachts und am Wochenende können auf diese Weise längere lichtarme Zeiträume überbrückt werden.
Es besteht weiterhin die Möglichkeit, den Prozessor in einen noch tieferen low-power-Mode zu versetzen, bei dem der Energieverbrauch gegenüber dem Schlafmodus weiter gesenkt wird. Dieser Modus ist besonders geeignet für den Zeitraum zwischen der Herstellung und der Inbetriebnahme der Temperatursensor-Vorrichtung, damit sofort eine Arbeitsbereitschaft hergestellt werden kann.
Wenn absehbar ist, daß die Energie des Energiespeichers auch nicht mehr zur Versorgung des Prozessors ausreicht, so kann ein „Notsignal„ gesendet werden. Mit diesem Notsignal wird eine Lichtquelle aktiviert, die die Solarzelle beleuchtet.
Die gesamte Anordnung ist kabellos ausgestaltet und kann daher an jeder geeigneten Stelle an der Wand oder an der Decke befestigt werden.

Claims

Temperatursensor-Vorrichtung (10) zur Messung und Übermittlung eines Raumlufttemperaturwertes an eine Regelschaltung (44) zur Regelung der Raumlufttemperatur auf einen Sollwert, enthaltend (a) einen Temperatursensor (16) zur Messung der Raumlufttemperatur, (b) eine Sendeeinrichtung (22) zur Übertragung eines den gemessenen Temperaturwert repräsentierenden Funksignals an eine Empfangseinrichtung (34) der Regelschaltung (44), (c) Steuermittel (20) zur Steuerung des Temperatursensors (16) und der Sendeeinrichtung (22), (d) Solarzellen (14) zur Energieversorgung der Sendeeinrichtung (22) und der Steuermittel (20) mit elektrischer Energie, und (e) zusätzlich zu der Solarzelle (14) einen Energiespeicher (18), welcher über die Solarzelle (14) auffüllbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß (f) Mittel zum Senden gemessener Temperaturwerte in Intervallen variabler Dauer an die Empfangseinrichtung (34) der Regelschaltung (44) vorgesehen sind, wobei jeweils ein Sendevorgang erst dann auslösbar ist, wenn ΔT ≤ |Σ Δτ|, mit ΔT einem vorgegebenen Wert für eine Temperaturänderung und Δτ die nach einem festen Zeitintervall δt ermittelte Temperaturänderung.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Energiespeicher (18) ein Kondensator hoher Kapazität, insbesondere ein Gold-Cap-Speicher ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Messung der Beleuchtungsstärke an der Solarzelle vorgesehen sind und das Zeitintervall δt größer ist, wenn die Beleuchtungsstärke während einer Dunkelphase einen vorgegebenen Schwellwert unterschreitet.
Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch Speichermittel zum Speichern einer Zahl, welche die maximale Anzahl von Sendevorgängen während einer Dunkelphase repräsentiert, Zählmittel zum Zählen der bereits erfolgten Sendevorgänge während einer Dunkelphase, und Mittel zum Unterdrücken eines Sendevorgangs während der Dunkelphase, wenn die Anzahl der bereits erfolgten Sendevorgänge die maximale Anzahl überschreitet.
Vorrichtung nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgegebene Wert für eine Temperaturänderung ΔT bei Temperaturanstieg ein anderer ist als bei Temperaturabfall.
Vorrichtung nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur eindeutigen Identifizierung des Funksignals mit der Temperatursensor-Vorrichtung (10) vorgesehen sind.
Vorrichtung nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Stellmittel (54) zur Änderung des Temperatursollwertes vorgesehen sind, der zusammen mit dem gemessenen Temperaturwert an die Empfangseinrichtung (34) der Regelschaltung (44) übertragbar ist.
Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung nach einer der vorgehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Schritte: (a) Bestimmung der Anzahl der bei vollem Energiespeicher möglichen Sendevorgänge (b) Ermitteln der Beleuchtungsstärke an der Solarzelle, und (c) Auslösen von Sendevorgängen, solange die Beleuchtungsstärke einen vorgegebenen Schwellwert erreicht oder wenn dies nicht der Fall ist, bis ein vorgegebener Prozentsatz der maximal möglichen Sendevorgänge erreicht ist.