DE102016120569B4 - Elektrisch einstellbare Temperatursensor-Vorrichtung eines Heizsystems - Google Patents

Elektrisch einstellbare Temperatursensor-Vorrichtung eines Heizsystems Download PDF

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Abstract

Temperatursensor-Vorrichtung (100) eines Heizsystems mit einem an einer vorgegebenen Messstelle innerhalb des Heizsystems (200) angebrachten, temperatursensitiven elektrischen Widerstand (210), dessen temperaturabhängiger Widerstandswert eine Regelgröße einer von einer Regelungs-Einrichtung gesteuerten automatisierten Temperatur-Regelung eines mittels Aktivierung/ Deaktivierung einer Heizeinrichtung in dem Heizsystem zirkulierenden Fluidmediums bildet, dadurch gekennzeichnet, dass eine Umschalteinrichtung (110) vorgesehen ist, mittels derer anstelle des temperatursensitiven elektrischen Widerstandes (210) eine von einer Stromquelle (120) betriebene und einen elektrischen Strom in vorherbestimmbarer Stärke erzeugende elektronische Schaltung (130) mit einer Strommesseinrichtung (240) verbindbar ist, die Eingabewerte für die automatisierte Temperatur-Regelung an die Regelungs-Einrichtung liefert.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Temperatursensor-Vorrichtung eines Heizsystems mit einem an einer vorgegebenen Messstelle innerhalb des Heizsystems eines Gebäudes angebrachten, temperatursensitiven elektrischen Widerstand, dessen temperaturabhängiger Widerstandswert eine Regelgröße einer von einer Regelungs-Einrichtung gesteuerten automatisierten Temperatur-Regelung eines mittels Aktivierung/ Deaktivierung einer Heizeinrichtung in dem Heizsystem zirkulierenden Fluidmediums bildet.
  • Temperatursensor-Vorrichtungen der eingangs genannten Art werden in den Heiz-Systemen des Standes der Technik in der oben beschriebenen Weise eingesetzt. Die bekannten Temperatursensor-Vorrichtungen weisen dabei den Nachteil auf, dass insbesondere eine zeitweilige alternative gezielt vorherbestimmte Manipulation der Regelungs-Einrichtung des Heiz-Systems nicht ermöglicht ist.
  • Die Druckschrift DE 44 46 829 A1 offenbart ein Fahrzeugheizgerät mit einem Verbrennungsluftgebläse und einer Brennstoffdosiereinrichtung, die Verbrennungsluft und Brennstoff einem in einem Flammrohr eine Flamme erzeugenden Brenner zuführen, einem Wärmetauscher, der über einen Gasmantel von dem das Flammrohr umgebenden Raum getrennt ist und durch den ein Wärmeträger gepumpt wird, einem Wärmeträger-Temperaturfühler, der die Wärmeträgertemperatur misst, einem Steuergerät, das den Betrieb des Geräts in Abhängigkeit zumindest von der gemessenen Wärmeträgertemperatur regelt, und einem Überhitzungs-Temperaturfühler der an das Steuergerät angeschlossen ist, das auf eine am Wärmetauscher auftretende Überhitzung anspricht, um den Betrieb des Geräts durch Sperren der Brennstoffzufuhr stillzusetzen oder andere Gegenmaßnahmen einzuleiten, wenn ein von dem Überhitzungs-Temperaturfühler abgeleitetes Signal einen Schwellenwert überschreitet, wobei der Überhitzungs-Temperaturfühler in der Nähe des Flammrohrendes in Berührung mit dem Gasmantel angeordnet ist, und wobei das Steuergerät aus dem Ausgangssignal des Überhitzungs-Temperaturfühlers ein Gradientensignal erzeugt, das mit einem Gradienten-Schwellenwert verglichen wird, und/oder den Differenzwert aus dem von dem Wärmeträger-Temperaturfühler und dem Überhitzungs-Temperaturfühler gelieferten Ausgangssignalen bildet und den Differenzwert mit einem Differenz-Schwellenwert vergleicht.
  • Aufgrund dieser Merkmalskombination soll sichergestellt werden, dass insbesondere bei geringem Wärmeträgerdurchsatz im Wärmetauscher eine Überhitzung mit Sicherheit ausgeschlossen wird.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Temperatursensor-Vorrichtung zu schaffen, mittels derer eine zeitweilige gezielt vorherbestimmte Manipulation der Regelungs-Einrichtung des Heiz-Systems ermöglicht ist.
  • Für eine Temperatursensor-Vorrichtung der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine Umschalteinrichtung vorgesehen ist, mittels derer anstelle des temperatursensitiven elektrischen Widerstandes eine von einer Stromquelle betriebene und einen elektrischen Strom in vorherbestimmbarer Stärke erzeugende elektronische Schaltung mit einer Strommesseinrichtung verbindbar ist, die Eingabewerte für die automatisierte Temperatur-Regelung an die Regelungs-Einrichtung liefert.
  • Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Bei der erfindungsgemäßen Temperatursensor-Vorrichtung wird durch die Merkmale, dass eine Umschalteinrichtung vorgesehen ist, mittels derer anstelle des temperatursensitiven elektrischen Widerstandes eine von einer Stromquelle betriebene und einen elektrischen Strom in vorherbestimmbarer Stärke erzeugende elektronische Schaltung mit einer Strommesseinrichtung verbindbar ist, die Eingabewerte für die automatisierte Temperatur-Regelung an die Regelungs-Einrichtung liefert, eine beliebig vorgebbare alternative Ansteuerung der Regelungs-Einrichtung einer Heizeinrichtung erreicht.
  • Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Temperatursensor-Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Umschalteinrichtung ausgelegt ist, um bei Einbindung des temperatursensitiven elektrischen Widerstandes in eine Steuerung der Regel-Einrichtung die elektronische Schaltung aus einer Steuerung der Regel-Einrichtung auszukoppeln und um bei Einbindung der elektronischen Schaltung in eine Steuerung der Regel-Einrichtung den temperatursensitiven elektrischen Widerstand aus einer Steuerung der Regel-Einrichtung auszukoppeln.
  • Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Temperatursensor-Vorrichtung ist der temperatursensitive elektrische Widerstand in einen Stromkreis mit einer eine konstante Spannung liefernden Spannungsquelle eingebunden, wobei ein einen Eingangswert der Regelungs-Einrichtung darstellender einer aktuellen Temperatur zugeordneter aktueller Widerstandswert des Widerstandes mittels der in den Stromkreis integrierten Strommesseinrichtung entsprechend der Formel R=U/I berechenbar ist.
  • Die elektronische Schaltung ist dabei insbesondere ausgelegt, um bei sie einbindender Stellung der Umschalteinrichtung einen Strom zu produzieren, der einen von der Spannungsquelle erzeugten, durch den temperatursensitiven elektrischen Widerstand geflossenen Strom emuliert.
  • Des Weiteren ist die elektronische Schaltung vorzugsweise ausgelegt, um bei sie einbindender Stellung der Umschalteinrichtung einen Strom mit zeitlich gezielt vorherbestimmbaren Intensitätsverlauf zu produzieren, der einen von der Spannungsquelle erzeugten, durch den temperatursensitiven elektrischen Widerstand geflossenen Strom ersetzt.
  • Die elektronische Schaltung enthält vorzugsweise einen Mikroprozessor sowie einen über einen A/D-Wandler mit dem Mikroprozessor verbundenen Temperatursensor, wobei der Mikroprozessor zumindest indirekt Eingabewerte für die automatisierte Temperatur-Regelung an die Regelungs-Einrichtung liefert.
  • Der Temperatursensor kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Temperatursensor-Vorrichtung einen Ist-Temperaturwert unter Einbeziehung des an der vorgegebenen Messstelle innerhalb des Heizsystems angebrachten, temperatursensitiven elektrischen Widerstandes ermitteln.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Temperatursensor-Vorrichtung liefert der Mikroprozessor Eingabewerte für eine Berechnungs-Einrichtung zum Erstellen eines elektronischen Widerstandes, der bei Einbindung der elektronischen Schaltung in eine Steuerung der Regel-Einrichtung den Widerstandswert des dann ausgekoppelten temperatursensitiven elektrischen Widerstandes ersetzt.
  • Der Mikroprozessor kann mit einem elektronischen Speicher verbunden sein, auf dem eine oder mehr vorherbestimmte Steuerkurven für eine zeitliche Steuerung auf vorgegebene Zeit des elektronischen Widerstandes gespeichert sind. Dadurch ist es ermöglicht, das Heizsystem in Abhängigkeit von an vorherbestimmten Stellen innerhalb oder außerhalb eines zu beheizenden Gebäudes angebrachten Messsensoren gemessenen Temperaturen entsprechend zeitlich befristeter vorherbestimmter Vorgaben zu steuern, um in Abhängigkeit vorherbestimmter Temperatur-Istwerte standardisierte, entsprechend einer vorgegebenen Routine ablaufende Heizzyklen zu schaffen.
  • Die Berechnungs-Einrichtung zum Erstellen eines elektronischen Widerstandes kann für weitere Anwendungsfälle ausgelegt sein, um ein elektronisches Potentiometer zu bilden.
  • Bei der erfindungsgemäßen Temperatursensor-Vorrichtung liefert der Widerstandswert des temperatursensitiven elektrischen Widerstandes in gleicher Weise wie ein von der elektronischen Schaltung produzierter elektronischer Widerstand eine Regelgröße für einen Temperatur-Sollwert/ Temperatur-Istwert-Vergleich für die von der Regelungs-Einrichtung gesteuerte automatisierte Temperatur-Regelung der Heizeinrichtung des in dem Heizsystem zirkulierenden Fluidmediums.
  • Gemäß bevorzugter Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Temperatursensor-Vorrichtung ist der Mikroprozessor der elektronischen Schaltung mit einer Schnittstelle zur Eingabe von zu den Messwerten des Temperatursensors alternativ eingebbaren, deliberat vorgebbaren Temperatur-Sollwerten versehen, um wie weiter oben beschrieben eine vorherbestimmt gesteuerte eigenständige Temperatur-Regelung der Heizeinrichtung des in dem Heizsystem zirkulierenden Fluidmediums zu ermöglichen. Die Schnittstelle ist dabei in der Regel insbesondere als elektronischer Bus ausgeführt.
  • Der temperatursensitive elektrische Widerstand ist vorzugsweise von einem Kaltleiter (PTC-Widerstand, Widerstand mit positivem Temperatur-Koeffizienten) gebildet und vorzugsweise aber nicht notwendigerweise an einer Speichereinrichtung für das in dem Heizsystem zirkulierende Fluidmedium angebracht.
  • Die erfindungsgemäße Temperatursensor-Vorrichtung wird im Folgenden anhand einer bevorzugten Ausführungsform erläutert, die in der Figur der Zeichnung dargestellt ist. Darin zeigt:
    • 1 eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Temperatursensor-Vorrichtung in einer Systemansicht.
  • Die in der 1 dargestellte erfindungsgemäße Temperatursensor-Vorrichtung 100 eines Heizsystems enthält einen an einer vorgegebenen Messstelle innerhalb des Heizsystems 200 angebrachten temperatursensitiven elektrischen Widerstand 210, dessen temperaturabhängiger Widerstandswert eine Regelgröße für eine von einer Regelungs-Einrichtung gesteuerte automatisierte Temperatur-Regelung einer Heizeinrichtung zum Beheizen von in dem Heizsystem zirkulierenden Fluidmedium bildet.
  • Dabei ist eine Umschalteinrichtung 110 vorgesehen, mittels derer anstelle des temperatursensitiven elektrischen Widerstandes 210 eine von einer Stromquelle 120 betriebene und einen elektrischen Strom in vorherbestimmbarer Stärke erzeugende elektronische Schaltung 130 mit einer Strommesseinrichtung 240 verbindbar ist, die Eingabewerte für die automatisierte Temperatur-Regelung an die Regelungs-Einrichtung liefert.
  • Die Umschalteinrichtung 110 ist ausgelegt, um bei Einbindung des temperatursensitiven elektrischen Widerstandes 210 in eine Steuerung der Regel-Einrichtung die elektronische Schaltung 130 aus einer Steuerung der Regel-Einrichtung auszukoppeln und um bei Einbindung der elektronischen Schaltung 130 in eine Steuerung der Regel-Einrichtung den temperatursensitiven elektrischen Widerstand 210 aus einer Steuerung der Regel-Einrichtung auszukoppeln.
  • Der temperatursensitive elektrische Widerstand 210 ist in einen Stromkreis mit einer eine konstante Spannung liefernden Spannungsquelle 250 eingebunden, wobei ein einen Eingangswert der Regelungs-Einrichtung darstellender einer aktuellen Temperatur zugeordneter aktueller Widerstandswert des Widerstandes mittels der in den Stromkreis integrierten Strommesseinrichtung 240 entsprechend der Formel R=U/I berechenbar ist.
  • Die elektronische Schaltung 130 ist ausgelegt, um bei sie einbindender Stellung der Umschalteinrichtung 110 einen Strom zu produzieren, der einen von der Spannungsquelle 250 erzeugten, durch den temperatursensitiven elektrischen Widerstand 210 geflossenen Strom emuliert.
  • Die elektronische Schaltung 130 ist des Weiteren ausgelegt, um bei sie einbindender Stellung der Umschalteinrichtung 110 einen Strom mit zeitlich gezielt vorherbestimmbarem Intensitätsverlauf zu produzieren, der einen von der Spannungsquelle 250 erzeugten, durch den temperatursensitiven elektrischen Widerstand 210 geflossenen Strom ersetzt.
  • Die elektronische Schaltung 130 enthält einen Mikroprozessor sowie einen über einen A/D-Wandler 140 mit dem Mikroprozessor verbundenen Temperatursensor 150, wobei der Mikroprozessor zumindest indirekt Eingabewerte für die automatisierte Temperatur-Regelung an die Regelungs-Einrichtung liefert.
  • Der Mikroprozessor liefert Eingabewerte für eine Berechnungs-Einrichtung zum Erstellen eines elektronischen Widerstandes 160, der bei Einbindung der elektronischen Schaltung 130 in eine Steuerung der Regel-Einrichtung den Widerstandswert des dann ausgekoppelten temperatursensitiven elektrischen Widerstandes 210 ersetzt.
  • Der Mikroprozessor ist mit einem elektronischen Speicher verbunden, auf dem eine oder mehr Steuerkurven für eine zeitliche Steuerung des elektronischen Widerstandes 160 gespeichert sind.
  • Die Berechnungs-Einrichtung ist des Weiteren zum Erstellen eines elektronischen Widerstandes 160 ausgelegt, um ein elektronisches Potentiometer zu bilden.
  • Der Widerstandswert des temperatursensitiven elektrischen Widerstandes 210 bildet in gleicher Weise wie ein von der elektronischen Schaltung 130 produzierter elektronischer Widerstand 160 eine Regelgröße für einen Temperatur-Sollwert/ Temperatur-Istwert-Vergleich für die von der Regelungs-Einrichtung gesteuerte automatisierte Temperatur-Regelung der Heizeinrichtung des in dem Heizsystem zirkulierenden Fluidmediums.
  • Der Mikroprozessor der elektronischen Schaltung 130 ist des Weiteren mit einer Schnittstelle 170 zur Eingabe von zu den Messwerten des Temperatursensors 150 alternativ eingebbaren, deliberat vorgebbaren Temperatur-Sollwerten versehen, um eine vorherbestimmt gesteuerte eigenständige Temperatur-Regelung der Heizeinrichtung des in dem Heizsystem zirkulierenden Fluidmediums zu ermöglichen.
  • Der temperatursensitive elektrische Widerstand 210 ist von einem Kaltleiter (PTC-Widerstand, Widerstand mit positivem Temperatur-Koeffizienten) gebildet und an einer Speichereinrichtung für das in dem Heizsystem zirkulierende Fluidmedium angebracht.
  • Das oben erläuterte Ausführungsbeispiel der Erfindung dient lediglich dem Zweck eines besseren Verständnisses der durch die Ansprüche vorgegebenen erfindungsgemäßen Lehre, die als solche durch das Ausführungsbeispiel nicht eingeschränkt ist.

Claims (14)

  1. Temperatursensor-Vorrichtung (100) eines Heizsystems mit einem an einer vorgegebenen Messstelle innerhalb des Heizsystems (200) angebrachten, temperatursensitiven elektrischen Widerstand (210), dessen temperaturabhängiger Widerstandswert eine Regelgröße einer von einer Regelungs-Einrichtung gesteuerten automatisierten Temperatur-Regelung eines mittels Aktivierung/ Deaktivierung einer Heizeinrichtung in dem Heizsystem zirkulierenden Fluidmediums bildet, dadurch gekennzeichnet, dass eine Umschalteinrichtung (110) vorgesehen ist, mittels derer anstelle des temperatursensitiven elektrischen Widerstandes (210) eine von einer Stromquelle (120) betriebene und einen elektrischen Strom in vorherbestimmbarer Stärke erzeugende elektronische Schaltung (130) mit einer Strommesseinrichtung (240) verbindbar ist, die Eingabewerte für die automatisierte Temperatur-Regelung an die Regelungs-Einrichtung liefert.
  2. Temperatursensor-Vorrichtung (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschalteinrichtung (110) ausgelegt ist, um bei Einbindung des temperatursensitiven elektrischen Widerstandes (210) in eine Steuerung der Regel-Einrichtung die elektronische Schaltung (130) aus einer Steuerung der Regel-Einrichtung auszukoppeln und um bei Einbindung der elektronischen Schaltung (130) in eine Steuerung der Regel-Einrichtung den temperatursensitiven elektrischen Widerstand (210) aus einer Steuerung der Regel-Einrichtung auszukoppeln.
  3. Temperatursensor-Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der temperatursensitive elektrische Widerstand (210) in einen Stromkreis mit einer eine konstante Spannung liefernden Spannungsquelle (250) eingebunden ist, wobei ein einen Eingangswert der Regelungs-Einrichtung darstellender einer aktuellen Temperatur zugeordneter aktueller Widerstandswert des Widerstandes (210) mittels der in den Stromkreis integrierten Strommesseinrichtung (240) entsprechend der Formel R=U/I berechenbar ist.
  4. Temperatursensor-Vorrichtung (100) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Schaltung (130) ausgelegt ist, um bei sie einbindender Stellung der Umschalteinrichtung (110) einen Strom zu produzieren, der einen von der Spannungsquelle (250) erzeugten, durch den temperatursensitiven elektrischen Widerstand (210) geflossenen Strom emuliert.
  5. Temperatursensor-Vorrichtung (100) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Schaltung (130) ausgelegt ist, um bei sie einbindender Stellung der Umschalteinrichtung (110) einen Strom mit zeitlich gezielt vorherbestimmbarem Intensitätsverlauf zu produzieren, der einen von der Spannungsquelle (250) erzeugten, durch den temperatursensitiven elektrischen Widerstand (210) geflossenen Strom ersetzt.
  6. Temperatursensor-Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Schaltung (130) einen Mikroprozessor sowie einen über einen A/D-Wandler (140) mit dem Mikroprozessor verbundenen Temperatursensor (150) enthält und der Mikroprozessor zumindest indirekt Eingabewerte für die automatisierte Temperatur-Regelung an die Regelungs-Einrichtung liefert.
  7. Temperatursensor-Vorrichtung (100) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor (150) einen Ist-Temperaturwert unter Einbeziehung des an der vorgegebenen Messstelle innerhalb des Heizsystems (200) angebrachten, temperatursensitiven elektrischen Widerstandes (210) ermittelt.
  8. Temperatursensor-Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikroprozessor Eingabewerte für eine Berechnungs-Einrichtung zum Erstellen eines elektronischen Widerstandes (160) liefert, der bei Einbindung der elektronischen Schaltung (130) in eine Steuerung der Regel-Einrichtung den Widerstandswert des dann ausgekoppelten temperatursensitiven elektrischen Widerstandes (210) ersetzt.
  9. Temperatursensor-Vorrichtung (100) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikroprozessor mit einem elektronischen Speicher verbunden ist, auf dem eine oder mehr Steuerkurven für eine zeitliche Steuerung des elektronischen Widerstandes (160) gespeichert sind.
  10. Temperatursensor-Vorrichtung (100) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnungs-Einrichtung zum Erstellen eines elektronischen Widerstandes (160) ausgelegt ist, um ein elektronisches Potentiometer zu bilden.
  11. Temperatursensor-Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstandswert des temperatursensitiven elektrischen Widerstandes (210) in gleicher Weise wie ein von der elektronischen Schaltung (130) produzierter elektronischer Widerstand (160) eine Regelgröße für einen Temperatur-Sollwert/ Temperatur-Istwert-Vergleich für die von der Regelungs-Einrichtung gesteuerte automatisierte Temperatur-Regelung der Heizeinrichtung des in dem Heizsystem zirkulierenden Fluidmediums bildet.
  12. Temperatursensor-Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikroprozessor der elektronischen Schaltung (130) des Weiteren mit einer Schnittstelle (170) zur Eingabe von zu den Messwerten des Temperatursensors (150) alternativ eingebbaren, deliberat vorgebbaren Temperatur-Sollwerten versehen ist, um eine vorherbestimmt gesteuerte eigenständige Temperatur-Regelung der Heizeinrichtung des in dem Heizsystem zirkulierenden Fluidmediums zu ermöglichen.
  13. Temperatursensor-Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der temperatursensitive elektrische Widerstand (210) von einem Kaltleiter gebildet ist.
  14. Temperatursensor-Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der temperatursensitive elektrische Widerstand (210) an einer Speichereinrichtung für das in dem Heizsystem zirkulierende Fluidmedium angebracht ist.
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