DE102006040186B4

DE102006040186B4 - Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Gerätes

Info

Publication number: DE102006040186B4
Application number: DE102006040186A
Authority: DE
Inventors: Frank Schäfer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2006-08-26
Filing date: 2006-08-26
Publication date: 2008-07-31
Anticipated expiration: 2026-08-27
Also published as: EP1892601A2; EP1892601A3; ATE534064T1; EP1892601B1; DE102006040186A1

Abstract

Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Gerätes, insbesondere einer Regelung für eine Heizungsanlage, mit einem einem Heizgerät direkt zugeordneten Regelgerät sowie mindestens einem Fernbedienungsgerät, einer Schaltuhr und einem Raumthermostaten in einem zu beheizenden Raum, insbesondere an einer vom Regelgerät entfernten Position, einer Signalübertragung per Funk zur Kommunikation mit dem Regelgerät, einem Display als Anzeigevorrichtung für Betriebswerte und mit einer eigenen Stromversorgung mit Batterien, wobei das Display mit einer höheren Spannung als andere Bauteile des Gerätes betrieben wird und wobei die höhere Spannung mit einem Spannungsverstärker erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass über einen A/D-Wandler in einem Mikrocontroller ein aktueller Spannungswert der Batterie und/oder eine Ausgangsspannung des Spannungsverstärkers gemessen wird, und dass in Abhängigkeit des gemessenen Spannungswertes ein Verstärkungsfaktor des Spannungsverstärkers variiert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Gerätes, insbesondere einer Regelung für eine Heizungsanlage, nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Üblicherweise ist an ein einem Heizgerät direkt zugeordnetes Regelgerät bei einer Heizungsanlage ein Fernbedienungsgerät, eine Schaltuhr und ein Raumthermostat angeschlossen, um den Nutzern eines Gebäudes die Bedienung der Heizungsanlage von einem Wohnraum aus zu ermöglichen. Für einen vollautomatischen Betrieb von bekannten Heizungsanlagen sind außerdem diverse Messwerte erforderlich, nach denen die erzeugte Wärmeleistung und/oder die in die Räume eingebrachte Wärmeenergie geregelt wird. Neben der Außentemperatur gehört dazu auch die Raumtemperatur, denn diese ist maßgebend für die Rückmeldung zur Regelung der Heizungsanlage, insbesondere in Bezug auf die tatsächlichen Verhältnisse gegenüber den vom Nutzer eingestellten Sollwerten für einen Raum bzw. für die gesamte Nutzungseinheit.
Da sich Fernbedienungsgerät, Schaltuhr und Raumthermostat in einem Raum in der Regel an einer vom zentralen Regelgerät entfernten Position befinden, kennt man einerseits die Kommunikation mit dem Regelgerät über eine Zweidrahtleitung und andererseits die Signalübertragung per Funk. Dies hat den Vorteil, dass die Leitungsverbindung entfällt. Gleichzeitig wird dabei auch aus praktischen Gründen vermieden, die Bedieneinrichtung im Raum an das Stromnetz anzuschließen. Eine eigene Stromversorgung mit mindestens einer Batterie ist daher üblich, kann aber wegen der begrenzten Batterie-Lebensdauer möglicherweise zu einem erhöhten Aufwand für den Nutzer der Heizungsanlage führen. Stromsparverfahren, wie zum Beispiel das aus der Mikroprozessortechnik bekannte wartezeitabhängige Umschalten einer ganzen elektronischen Baugruppe in einen Stromsparmodus, lassen sich nicht auf die Heizungstechnik übertragen. Begründet ist dies im Wesentlichen damit, dass die Hauptfunktion eines Raumthermostaten, nämlich die Erfassung, Anzeige und Weiterleitung eines Raumtemperatur-Wertes an die Heizungsregelung, immer gewährleistet sein muss.
Aus der DE 197 29 575 A1 ist weiterhin ein Raumtemperaturregler mit drahtloser Signalübertragung bekannt, der im Hinblick auf einen geringen Energieverbrauch den Temperaturregelkreis nur in zeitlichen Abständen aktiviert. Der Widerstand des Raumtemperaturreglers wird dabei generell bei Batteriebetrieb in größeren zeitlichen Abständen gemessen und auch in entsprechend größeren zeitlichen Abständen weiter gesendet als bei Solarzellenbetrieb. Durch diese Festlegung der Zeitabstände zwischen einzelnen Auswertungen ergeben sich aber möglicherweise Regelungenauigkeiten und somit Komforteinbußen im gesamten Nutzungszeitraum der Regelung.
Zu den relativ großen Stromverbrauchern in gattungsgemäßen Geräten gehört das grafikfähige Display. Dieses wird in der Regel mit einer höheren Spannung als andere Bauteile des Gerätes betrieben. Oft hat man nur eine niedrige Batteriespannung zur Verfügung. Dann wird die höhere Spannung mit einem Spannungsverstärker erzeugt, um nicht eine weitere Stromversorgungseinrichtung vorsehen zu müssen. Dieser erzeugt zum Beispiel aus 2,2 Volt mit einer Verstärkung um Faktor 3 dann 6,6 Volt. Der Spannungsverstärker sitzt meistens im LCD-Controller und die Spannungsverstärkung an diesem LCD-Controller wird über eine fest bedrahtete externe Kondensatorbeschaltung realisiert. Aus der DE 696 32 764 T2 ist eine Energieversorgungsschaltung für eine Flüssigkristallanzeige bekannt, welche als Spannungsteilerschaltung mit mehreren Kondensatoren ausgeführt ist.
Die DE 10 2004 058 932 A1 offenbart eine Verstärkerschaltung zum Verstärken einer Batteriespannung und eine Spannungsunterdrückungsschaltung zum Unterdrücken des Betriebs der Verstärkerschaltung, wenn die verstärkte Spannung eine vorbestimmte Spannung überschreitet. Allerdings eignet sich dieses Verfahren für Kraftfahrzeuge, bei denen es elektrische Verbraucher gibt, welche eine höhere Spannung als die Standard-Bordspannung zum Betrieb benötigen. Ein Bedarf zum Stromsparen aus Komfort- und Funktionsgründen besteht prinzipbedingt nicht unbedingt, da die Fahrzeugbatterie bei laufendem Motor nachgeladen wird.
Ungünstig für die Lebensdauer der Batterien ist es dagegen bei einem autark in einem Wohnraum angeordneten Fernbedienungsgerät, einer Schaltuhr und einem Raumthermostaten, wenn eine relativ große Verstärkung fest eingestellt wird, beispielsweise damit das Display auch bei geringer Spannung noch arbeitet, aber der Mikrocontroller für das Display bei dieser Verstärkung dann unnötigerweise in Phasen mit einer ausreichenden Spannungsversorgung über die Batterie mehr Strom verbraucht.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Gerätes, insbesondere einer Regelung für eine Heizungsanlage, zu verbessern, um den Stromverbrauch in einem batteriebetriebenen Fernbedienungsgerät, einer Schaltuhr und/oder einem Raumthermostaten zu reduzieren.
Erfindungsgemäß wurde dies mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Das Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Gerätes ist dadurch gekennzeichnet, dass über einen A/D-Wandler in einem Mikrocontroller der aktuelle Spannungswert der Batterien und/oder die Ausgangsspannung des Spannungsverstärkers gemessen und ausgewertet wird, und dass in Abhängigkeit dieser Auswertung der Verstärkungsfaktor des Spannungsverstärkers variiert wird. Dabei wird die Variation des Verstärkungsfaktors des Spannungsverstärkers durch eine Umschaltung des Verstärkungsfaktors am Spannungsverstärker durch Zu- oder Abschalten von Kondensatoren realisiert. Dazu werden elektromechanische Schalter oder Halbleiterschalter, vorzugsweise FET-Transistoren, als Schalter eingesetzt.
Somit ist der Verstärkungsfaktor bei geladenen Batterien im Gerät niedriger als bei entladenen Batterien, sodass das Gerät bei noch hoher Versorgungsspannung mit einer kleineren Verstärkung arbeitet. Dies führt zu einem erheblich geringeren Stromverbrauch und einer verlängerten Batterielebensdauer bei gleichzeitiger Betriebssicherheit. So kann beim Überschreiten eines Schwellwertes für den Verstärkungsfaktor auch ein Signal ausgelöst werden, welches rechtzeitig auf einen erforderlichen Austausch der Batterien hinweist und/oder weitere Strom sparende Maßnahmen im Gerät aktiviert, um noch einen Notbetrieb aufrecht zu erhalten.
Erfindungsgemäß steht ein einfaches Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Gerätes, insbesondere einer Regelung für eine Heizungsanlage, zur Verfügung, mit dem der Stromverbrauch in einem batteriebetriebenen Fernbedienungsgerät, einer Schaltuhr und/oder einem Raumthermostaten deutlich reduziert wird. Die Batterielebensdauer wird verlängert, und trotzdem sind alle in der Heizungsregelung integrierten Regel- und Komfortfunktionen für einen Raumnutzer immer verfügbar, da die Aktivität des Displays, als eines der maßgeblichen Bauteile mit einem der relativ großen Stromverbrauch, gemäß den erfindungsgemäßen Maßnahmen nicht eingeschränkt wird.

Claims

Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Gerätes, insbesondere einer Regelung für eine Heizungsanlage, mit einem einem Heizgerät direkt zugeordneten Regelgerät sowie mindestens einem Fernbedienungsgerät, einer Schaltuhr und einem Raumthermostaten in einem zu beheizenden Raum, insbesondere an einer vom Regelgerät entfernten Position, einer Signalübertragung per Funk zur Kommunikation mit dem Regelgerät, einem Display als Anzeigevorrichtung für Betriebswerte und mit einer eigenen Stromversorgung mit Batterien, wobei das Display mit einer höheren Spannung als andere Bauteile des Gerätes betrieben wird und wobei die höhere Spannung mit einem Spannungsverstärker erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass über einen A/D-Wandler in einem Mikrocontroller ein aktueller Spannungswert der Batterie und/oder eine Ausgangsspannung des Spannungsverstärkers gemessen wird, und dass in Abhängigkeit des gemessenen Spannungswertes ein Verstärkungsfaktor des Spannungsverstärkers variiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Umschaltung des Verstärkungsfaktors am Spannungsverstärker durch Zu- oder Abschalten von Kondensatoren erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass elektromechanische Schalter oder Halbleiterschalter als Schalter eingesetzt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstärkungsfaktor bei geladenen Batterien im Gerät niedriger ist als bei entladenen Batterien, sodass das Gerät bei noch hoher Versorgungsspannung mit einer kleineren Verstärkung arbeitet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass beim Überschreiten eines Schwellwertes für den Verstärkungsfaktor ein Signal ausgelöst wird, welches auf einen erforderlichen Austausch der Batterien hinweist und/oder weitere Strom sparende Maßnahmen im Gerät aktiviert.