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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Energieversorgungs- und Steuersysteme
für Heizgeräte, beispielsweise Einrichtungen und
Verfahren zur Energieversorgung und zum Steuern (Regeln) mehrerer Heizgeräte,
die zum Erwärmen von Rohren und anderen Bestandteilen in
Vakuum-, Prozess-, Zuführungs-, Transport- und anderen
Systemen verwendet werden.
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Stand der Technik
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Viele
Vakuum-, Prozess-, Zuführungs-, Transport- und andere Systeme,
die in der Industrie dazu verwendet werden, verschiedene gasförmige, flüssige,
oder Feststoffmaterialien von einem Punkt zu einem anderen zu befördern,
weisen Rohre verschiedener Längen, Abmessungen und Formen
auf, die erwärmt werden müssen, damit die Rohre und/oder
Materialien in den Rohren auf innerhalb bestimmter Temperaturbereiche
gehalten werden. Rohrheizgeräte zum Erwärmen von
Rohren für diese und andere Zwecke sind Fachleuten auf
diesem Gebiet wohlbekannt, und reichen von einfachen Widerstandsleitungen
und Tape, die um die Rohre herumgeschlungen sind, bis zu raffinierteren,
isolierten Heizgeräten, wie sie beispielsweise im
US-Patent Nr. 5,714,738 (Hauschultz
et al) beschrieben sind, welches durch Bezugnahme in die vorliegende
Anmeldung eingeschlossen wird, und ebenso zu vielen derartigen Heizgeräterzeugnissen,
die im Handel erhältlich sind.
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Bei
der Entwicklung von Rohrheizgeräten für verschiedene
Rohrheizanwendungen trat auch das Bedürfnis nach besseren
Rohrheizgerät-Steuersystemen zum Steuern oder Regeln der
Wärmeausgangsleistung von den Heizgeräten entlang
Längen von Rohren auf, und zur Überwachung und
Steuerung derartiger Arten des Betriebs von Heizgeräten. Es
gibt zahlreiche Arten und Konfigurationen derartiger Heizgerät-Steuersysteme,
beispielsweise jene, die im
US-Patent
Nr. 6,894,254 (Hauschultz) beschrieben werden, das ebenfalls
durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung eingeschlossen wird. Zwar
sind derartige Heizgerätüberwachungs- und Steuersysteme
zwar gut, jedoch gibt es immer noch Probleme, die durch sie nicht
gelöst werden können.
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Beispielsweise
kann bei Anbringungsorten mit höherer Temperatur die Wärme,
die von den Rohrheizgeräten erzeugt wird, auf Wärmesteuerbestandteile übertragen
werden, die direkt auf den Rohrheizgeräten angebracht sind,
wodurch potentiell die Temperatur derartiger Steuerbestandteile
auf Pegel erhöht werden kann, welche sie beschädigen oder
zerstören können, oder welche Daten in Logikschaltungen
oder Speichern in den Steuersystemen beeinträchtigen oder
verfälschen können. Einige Energiesteuersysteme
lassen sich nur schwer mit Heizgerätbestandteilen der Systeme
verdrahten, wodurch es schwierig wird, sie zu ersetzen. Darüber
hinaus sind die meisten industriellen Rohrheizgeräte mit Wärmeobergrenzensicherungen
oder thermisch aktivierten Schaltern versehen, welche die Energieversorgung
zu Rohrheizgeräten abschalten, wenn die Temperatur eine
maximale Temperaturschwelle erreicht, unabhängig von der
Ursache, zur Sicherung des Personals, um eine Beschädigung
von Investitionsgütern zu verhindern, und für
die Zertifizierung durch für die Sicherheit zuständige
Organisationen. Diese Funktionsweise wurde durch verschiedene Wärmegrenzenvorrichtungen
zur Verfügung gestellt, von denen keine für den
vorliegenden Einsatzzweck vollständig zufrieden stellend
ist.
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Beispielsweise
sind übliche, im Handel erhältliche Thermoschalter
ungenau und nicht verlässlich, infolge ihrer weiten Sollwerttoleranzen
und ihrer Kontaktmechanismen, die zerfressen werden können
oder, noch schlimmer, sich selbst verschweißen, zu einer
geschlossenen Position, bei welcher sie vollständig nicht
betriebsfähig werden, und eine thermische Instabilität
des Heizgeräts hervorgerufen wird, bis entweder das Heizgerätelement
durchbrennt, oder einen Brand auslöst. Diese Probleme werden vergrößert,
wenn die Thermoschalter in oder auf den Heizgeräten angebracht
werden, wo sie zur Erzielung einer exakten Reaktion auf die tatsächliche
Temperatur des Heizgeräts und der Rohre vorhanden sein
müssen, da die erhebliche Wärme des Heizgeräts
einen Hauptgrund für eine derartige Beeinträchtigung
der Thermoschalter darstellt. Die Thermoschalter können
jedoch nicht weg oder entfernt von den Heizgeräten angeordnet
werden, da sie dann nicht auf die tatsächlichen Temperaturen
der Heizgeräte oder Rohre reagieren könnten.
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Wärmesicherungen
sind verlässlicher und sind im Handel erhältlich,
jedoch können sie, sobald ihre Lebensdauer abgelaufen ist,
also sie ausgelöst haben oder durchgebrannt sind, nicht
zurückgesetzt werden. Da Wärmesicherungen typischerweise
in die Rohrheizgerätkonstruktion in der Nähe des
Heizelements eingebettet sind, damit sichergestellt ist, dass sie
der Wärme in der Nähe ihrer Ausgangsquelle ausgesetzt
sind, sind sie nicht ohne zerstörende Beschädigung
der Heizgerätbestandteile und -materialien zugänglich.
Eine ausgelöste oder durchgebrannte Wärmesicherung
führt daher dazu, dass das Heizgerät vollständig
nutzlos ist, so dass es ausgetauscht werden muss. Darüber
hinaus altern Wärmesicherungen im Verlauf der Zeit, und
altern desto schneller, je höher die Temperaturen sind,
welchen sie ausgesetzt sind. Eine derartige Alterung führt
häufig dazu, dass Wärmesicherungen bei niedrigeren
Temperaturen durchbrennen, und schließlich innerhalb des
normalen Betriebsbereiches der Rohrheizgeräte durchbrennen,
wodurch die im Übrigen ordnungsgemäßen Rohrheizgeräte
nicht mehr nutzbar sind. Weiterhin sind im Handel erhältliche
Wärmesicherungen voluminös, und können
nur schwer in Rohrheizgeräten angebracht werden.
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Manchmal
gibt es Zustände, welche dazu führen, dass die
Temperaturen von Rohren, und daher von Rohrheizgeräten,
derartige obere Temperaturgrenzen überschreiten, die nichts
mit einer Instabilität oder einem nicht steuerbaren Heizgerät
zu tun haben. Es ist beispielsweise nicht unüblich, Prozesskammern
stromaufwärts von den Rohrsystemen zu spülen oder
zu reinigen, mittels Zuführung von Gasen auf hoher Temperatur
oder reaktiver Chemikalien durch diese, was dazu führen
kann, dass die Rohrtemperatur, und daher auch die Rohrheizgerättemperatur,
die obere Temperaturgrenze überschreitet, so dass die Thermosicherung
dazu veranlasst wird, auszulösen, und die Stromversorgungsschaltung
zu unterbrechen, um das Heizgerät abzuschalten. Wenn die
Thermosicherung verbraucht ist und nicht zurückgesetzt
oder ausgetauscht werden kann, werden ordnungsgemäße
Heizgeräte durch derartige Routinewartung und andere Ereignisse ruiniert,
die mit den Rohrheizgeräten selbst nichts zu tun haben.
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Weiterhin
gibt es ein Bedürfnis nach weiteren Optionen und einer
größeren Vielseitigkeit sowohl in Bezug auf Verbindungs-
und Steuerkonfigurationen, um mit einer größeren
Vielzahl an Rohrkonfigurationen, Einsatzzwecken, und Nutzeranforderungen
fertig zu werden. Jede Installation eines Rohres ist unterschiedlich,
und viele Bedienungspersonen benötigen standardisierte
Rohrheizgerät- und Steuersysteme, zur Anpassung an den
jeweiligen Einsatzzweck, jedoch ist die Konstruktion und die Herstellung
speziell angepasster Rohrheizgerätsysteme kostenaufwendig,
zeitaufwendig, und häufig bei vielen Anwendungen nicht
durchführbar. Beispielsweise benötigen einige
Bedienungspersonen einen Steuermechanismus für jedes Heizgerät
in einem System erwärmter Rohre, wogegen andere Bedienungspersonen
den Kostenaufwand für einzelne Steuerungen jedes Heizgerätes
vermeiden, und stattdessen eine Vorgehensweise einsetzen, bei welcher
eine einzelne Steuerung dazu verwendet wird, eine gesamte Zone zu
betreiben, welche eine Anzahl einzelner Heizgeräte aufweist.
Derartige Steuerheizgerätsysteme mit "Zonenbildung" oder
"Single-Point" benötigen häufig eine komplizierte
Verdrahtung, die verwirrend sein kann, und die Möglichkeit
von Verdrahtungsfehlern erhöht, oder können bei
standardisierten Heizgeräten dazu führen, dass
diese so konstruiert und ausgebildet sein müssen, dass
eine Endwirrung vorgesehen wird, und ein Verdrahtungsfehler verhindert wird,
was zu erhöhten Kosten und einer erhöhten Komplexität
des Systems beiträgt.
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Ein
weiteres Beispiel besteht darin, dass einige Bedienungspersonen
eine Fernübertragung mit Heizgerätsteuerungen
und Heizgerätsystemsteuer- Fernsteuereigenschaften benötigen,
so dass sie Betriebsstatusinformation feststellen können,
und Betriebsparameter von einem entfernten Ort aus abändern
können, wogegen andere derartige Betriebsstatusinformation
feststellen möchten, und Betriebsparameter lokal bei jedem
Heizgerät in einem System ändern möchten.
Andere erfordern nur eine grundlegende, vorprogrammierte Steuerung
jedes Heizgerätes. Selbstverständlich gibt es
auch Bedienungspersonen, die jede Kombination dieser Funktionen
oder diese insgesamt für eine Gruppe von Heizgeräten
mit einer Steuerung von nur einem einzelnen Punkt haben möchten.
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Diese
und andere Anforderungen im industriellen und gewerblichen Einsatz
von Rohrheizgeräten führen zu einem Erfordernis
nach einem flexibleren System von Rohrheizgerätsteuerungen
und Verdrahtungskomponenten, die einfach, bequem und wirksam konfiguriert
werden können, um einem größeren Ausmaß von
Anforderungen von Bedienungspersonen zu genügen.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
beigefügten Zeichnungen, die zur Beschreibung gehören,
und einen Teil von dieser bilden, erläutern verschiedene
beispielhafte Ausführungsformen und/oder Bestandteile,
die zur Unterstützung der Beschreibung vorgesehen sind,
jedoch den Umfang der Patentansprüche keineswegs einschränken sollen.
Es zeigt:
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1 eine
isometrische Darstellung eines Beispiels für eine spezielle
Heizgerätsteueranordnung des Mehrfachheizgerät-Steuersystems;
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2 eine
isometrische Darstellung einiger Hauptbestandteile, die bei einer
einzelnen Heizgerätsteueranordnung wie jener eingesetzt
werden, die in 1 gezeigt ist;
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3 eine
isometrische Darstellung der Hauptbestandteile von 2,
jedoch aus einer unterschiedlichen Perspektive, um die Verbindungsbestandteile
darzustellen;
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4 eine
isometrische Darstellung der einzelnen Heizgerätsteueranordnung
in 1 in ihrem zusammengebauten Zustand;
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5 eine
isometrische Darstellung eines Beispiels für die Anordnung
des Mehrfachheizgerät-Steuersystems, bei welchem eine Single-Point-Steuerung
dazu verwendet wird, eine Gruppe oder eine Zone zu steuern, die
ein Master-Heizgerät und ein oder mehrere Slave-Heizgeräte
aufweist;
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6 eine
isometrische Darstellung einiger hauptsächlicher Bestandteile,
die bei einer Single-Point-Steueranordnung für eine Master-
und Slave-Heizgerätkombination verwendet werden, beispielsweise
bei jener, die in 5 dargestellt ist;
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7 eine
isometrische Darstellung der Hauptbestandteile von 6,
jedoch aus einer unterschiedlichen Ansicht, um die Verbindungsbestandteile
zu erläutern;
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8 eine
isometrische Darstellung der Single-Point-Steueranordnung für
die Master- und Slave-Heizgerätanordnung von 5 im
zusammengebauten Zustand;
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9 einen
Querschnitt eines Rohrheizgerätes, das auf einem Rohr angebracht
ist, zum Einsatz mit entweder der individuellen Heizgerätsteueranordnung
oder der Single-Point-Steuerung einer Master- und Slave-Heizgerätanordnung
des Mehrfachheizgerät-Steuersystems;
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10 eine isometrische Darstellung eines Stromversorgungskabelabschnitts
des T-Typs;
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11 ein schematisches Schaltbild des Stromversorgungskabelabschnitts
des T-Typs von 10;
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12 eine isometrische Darstellung eines linearen
Klemmenstromversorgungskabelabschnitts;
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13 ein schematisches Schaltbild des linearen Klemmenstromversorgungskabelabschnitts von 12;
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14 eine isometrische Darstellung eines Beispiels
für ein Slave-Adapterkabel;
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15 ein schematisches Schaltbild des Slave-Adapterkabels
von 14;
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16 eine isometrische Darstellung eines Stromversorgungskabelabschnitts,
der durch einen Slave des T-Typs gesteuert wird;
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17 ein schematisches Schaltbild des durch einen
Slave des T-Typs gesteuerten Stromversorgungskabelabschnitts von 16;
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18 eine isometrische Darstellung eines Stromversorgungskabelabschnitts,
der durch einen Slave eines Endgeräts des linearen Typs
gesteuert wird;
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19 ein schematisches Schaltbild des Stromversorgungsabschnitts
von 18, der durch einen Slave eines
Endgeräts des linearen Typs gesteuert wird;
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20 eine isometrische Darstellung eines Beispiels
für eine grundlegende Wärmeregelungsvorrichtung
mit einem Expansionsmodul mit verbesserter Steuerung, das bei dem
Basismodul vorgesehen ist, um zusätzliche Funktionalität
für die Wärmeregelungsvorrichtung zur Verfügung
zu stellen;
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21 eine isometrische Darstellung der grundlegenden
Wärmeregelungsvorrichtung mit dem Expansionsmodul mit verbesserter
Steuerung an einem Ort, so angeordnet, dass es auf dem Basismodul
der Wärmeregelungsvorrichtung angebracht werden kann;
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22 eine isometrische Darstellung des Expansionsmoduls
mit verbesserter Steuerung aus einer unterschiedlichen Perspektivansicht,
um die Kontaktflächenabschnitte und lichtdurchlässigen Bossenkomponenten
des beispielhaften Expansionsmoduls zu erläutern, die zur
besseren Darstellung dieser Merkmale vergrößert
sind;
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23 eine isometrische Darstellung der grundlegenden
Wärmeregelungsvorrichtung mit einer Ersatz-Staubabdeckung,
die so angeordnet ist, dass sie auf dem Wärmeregelungsvorrichtungs-Basismodul
angebracht werden kann;
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24 eine isometrische Darstellung des Wärmeregelungsvorrichtungs-Basismoduls
aus einer anderen Perspektivansicht, um eine Modulmontageeinrichtung
zu erläutern;
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25 eine isometrische Darstellung des Wärmeregelungsvorrichtungs-Basismoduls ähnlich wie 4,
wobei jedoch die Montageeinrichtung sich in einer Position befindet,
bei welcher sie zur Verbindung mit der Wärmeregelungsvorrichtung
angeordnet ist;
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26 eine isometrische Darstellung der Montageeinrichtung
der 24 und 25,
jedoch aus einer unterschiedlichen Perspektivansicht, um die betriebsfähigen
Befestigungsbestandteile zu erläutern;
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27 ein schematisches Schaltbild eines Beispiels
für eine Mehrfacheinzel-Wärmeregelungsvorrichtungskonfiguration,
die an eine Wechselstromversorgungsquelle angeschlossen ist, und
an eine Vorwarn/Alarmsignalschaltung, die sich beispielsweise an
einer entfernten Überwachungsstation befindet;
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28 ein schematisches Schaltbild der Wärmeregelungsvorrichtungs-Basiseinheit
und des Expansionsmoduls mit verbesserter Steuerung, angeschlossen
an das Stromversorgungskabel des T-Typs, und an mehrere Rohrheizgeräte über
ein Slave-Adapterkabel, ein Slave-Heizgerätkabel des T-Typs,
und an ein Endgerät durch ein Slave gesteuertes Stromversorgungskabel
bei einem Beispiel für eine Einzelpunktsteueranordnung;
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29 ein schematisches Schaltbild ähnlich 28, wobei jedoch die Steuerung oder Regelung an
einen Endgerät-Energieversorgungskabelabschnitt angeschlossen
ist;
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30 ein schematisches Schaltbild der Wärmeregelungsvorrichtungs-Basiseinheit
mit dem Expansionsmodul mit verbesserter Steuerung, dem Stromversorgungskabel
des T-Typs, und den Rohrheizgerätbestandteilen, welche
direkt an die Wärmeregelungsvorrichtungs-Basiseinheit angeschlossen sind,
wie dies bei einem einzelnen Rohrheizgerät oder bei Konfigurationen
zum Steuern mehrerer Verbraucher erfolgen kann, wie dies beispielsweise
in den 1 bis 4 dargestellt
ist;
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31 ein schematisches Schaltbild ähnlich 30, wobei jedoch die Hochspannungsenergie und
die Niederspannungssignalschaltung an die Steuerung oder Regelung
direkt über ein abgeschlossenes, gesteuertes Stromversorgungskabel angeschlossen
ist, um eine individuelle Wärmeregelungsvorrichtungsanordnung
zu erläutern, bei welcher das Heizgerät entweder
das einzige Heizgerät darstellt, oder das letzte Heizgerät,
das bei einer Gruppe mehrerer, einzeln gesteuerter Heizgeräte
gesteuert wird;
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32 ein Flussablaufdiagramm zur Erläuterung
des Beispiels für den Logikablauf der Wärmeregelungsvorrichtung;
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33 ein schematisches Schaltbild einer einzelnen
Heizgerätsteueranordnung ähnlich 30, wobei jedoch ein Beispiel für eine
Steuerschaltung mit einer Obergrenze mit einem PTC-Thermistortemperatursensor
dargestellt ist;
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34 ein schematisches Schaltbild, ähnlich 33, jedoch mit einem anderen Beispiel für eine
Obergrenzensteuerschaltung mit einem PTC-Thermistortemperatursensor;
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35 eine isometrische Darstellung eines Slave-Adapteranschlusskastens;
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36 eine isometrische Darstellung des Slave-Adapteranschlusskastens
von 35, allerdings aus einer anderen
Perspektive;
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37 ein schematisches Schaltbild des Slave-Adapteranschlusskastens
der 35 und 36;
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38 ein schematisches Schaltbild ähnlich 28, wobei jedoch der Slave-Adapteranschlusskasten
gemäß 35 bis 37 das
in 28 dargestellte Slave-Adapterkabel ersetzt;
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39 eine isometrische Darstellung eines Beispiels
für einen Stromquellenanschlusskasten;
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40 eine isometrische Darstellung des Beispiels
für einen Stromquellen-Anschlusskasten in 39, jedoch aus einer unterschiedlichen Perspektive;
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41 ein schematisches Schaltbild des Stromquellen-Anschlusskastens
in den 39 und 40;
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42 eine isometrische Darstellung mehrerer der
Wärmeregelungsvorrichtungen, die in Reihe mit mehreren
der Stromquellen-Anschlusskästen der 39 und 40 geschaltet
sind;
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43 eine isometrische Darstellung eines anderen
Beispiels für eine Variante eines Stromquellen-Anschlusskastens
mit mehreren Vielfachleitungssteckdosen-Steckverbindern;
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44 eine isometrische Darstellung des Stromquellen-Anschlusskastens
von 43, jedoch aus einer unterschiedlichen
Perspektive;
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45 ein schematisches Schaltbild des Stromquellen-Anschlusskastens
der 43 und 44;
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46 eine isometrische Darstellung des Regelungsvorrichtungs-Basismoduls
und des Erweiterungsmoduls, wobei der Abzweig-Steckdosensteckverbinder
eines Stromversorgungskabels des T-Typs zum Einführen in
den Eingangssteckverbinder der Regelungsvorrichtung angeordnet ist,
um ein Steckverbinder-Haltermerkmal zu erläutern, welches eine
elastische Federvorspannzunge aufweist;
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47 eine Querschnittsansicht der Sperrklinke und
der elastischen Federvorspannzunge für den Abzweig-Steckdosensteckverbinder
und den Regelungsvorrichtungs-Eingangssteckverbinder mit dem Abzweig-Steckdosensteckverbinder
eingesteckt in den Regelungsvorrichtungs-Eingangssteckverbinder;
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48 eine Querschnittsansicht, ähnlich 47, wobei jedoch der Sperrklinkenhebel gegen die
Vorspannkraft der elastischen Federvorspannzunge verschwenkt ist,
um die Sperrklinke freizugeben;
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49 eine Querschnittsansicht, ähnlich 47, wobei jedoch eine Blattfeder zur Bereitstellung
der Sicherungs-Vorspannkraft gezeigt ist;
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50 eine Querschnittsansicht, ähnlich 47, wobei jedoch eine gewickelte Druckfeder zur Bereitstellung
der Sicherungs-Vorspannkraft gezeigt ist; und
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51 eine Querschnittsansicht, ähnlich 47, wobei jedoch ein elastisches, zusammendrückbares
Material zur Bereitstellung der Sicherheits-Vorspannkraft gezeigt
ist.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEISPIELHAFTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Das
Mehrfachheizgerät-Steuersystem 10, das insgesamt
in den 1 und 5 dargestellt
ist, beruht auf einer flexiblen und erweiterbaren Modularität,
die durch die beispielhaften Bestandteile erleichtert wird, so dass
verschiedene Bestandteile und Kombinationen von Bestandteilen des
Systems auf verschiedene Arten und Weisen zusammengebaut und verbunden
werden können, um verschiedenen Anforderungen an die Konfiguration
der Heizgerätüberwachung und -steuerung zu genügen.
Das System 10 wird am besten in Bezug auf zwei grundlegende
Konfigurationen beschrieben – eine Steuerkonfiguration
für ein einzelnes, lokales Heizgerät, wie beispielsweise
in 1 dargestellt ist, und eine Single-Point-Steueranordnung
für mehrere Heizgeräte in einer Zonen- oder Gruppenkonfiguration 14,
die beispielsweise in 5 dargestellt ist. Andere Kombinationen
und Variationen dieser grundlegenden Heizgerät-Steuersystemkonfigurationen 12, 14 können dadurch
geschaffen werden, dass ausgewählte Bestandteile des Systems 10,
oder die Bestandteile insgesamt eingesetzt werden, wie dies Fachleuten
auf diesem Gebiet im weiteren Verlauf der Beschreibung dieser beispielhaften
Ausführungsformen und Bestandteile deutlich werden wird.
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Das
Mehrfachheizgerät-Steuersystem 10 ist hauptsächlich
für Rohrheizgeräte 16 ausgelegt, wie in
den 1 und 5 gezeigt, obwohl es auch bei anderen
Arten von Heizgeräten eingesetzt werden kann. Daher erfolgt
zur Vereinfachung die Beschreibung im Zusammenhang von Mehrfach-Rohrheizgeräten 16 unter
dem Verständnis, dass dies auch für andere Arten
von Heizgeräten gilt.
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In 1 ist
für die Steuerkonfiguration 12 für ein
einzelnes, lokales Heizgerät eine Anzahl von Rohrheizgeräten 16 dargestellt.
Sie sind typischerweise so angeordnet und ausgerichtet, dass sie
auf einem Rohr (nicht in den 1–4 gezeigt,
aber in 9 dargestellt) angebracht werden
können, wie dies nachstehend genauer erläutert
wird. Bei dieser Ausführungsform ist eine getrennte Regelungsvorrichtung 20 für
jedes Heizgerät 16 vorhanden. Daher ist, wie in
den 1 bis 4 gezeigt, jede Regelungsvorrichtung 20 direkt
an jedes Heizgerät 16 so angeschlossen, dass sie
Hochspannungs-Netzwechselstrom liefert und steuert, für
das Heizgerätelement 32 (9) in
dem Heizgerät 16, und Temperaturinformation von
den Temperatursensoren 50, 52 (9) in
dem jeweiligen Heizgerät 16 erhält, an
welches die Regelungsvorrichtung 20 angeschlossen ist.
Daher reagiert jede Regelungsvorrichtung 20 auf die Temperatursensoren 50, 52 in
dem einzelnen Heizgerät 16, an welches sie angeschlossen
ist, und schaltet die Hochspannungsversorgung für das betreffende Heizgerät 16 in
Abhängigkeit von Einstellungen in der Regelungsvorrichtung 20 ein
und aus, wie dies nachstehend genauer erläutert wird. Daher
wird der Hochspannungswechselstrom, welcher den Heizgeräten 16 durch
die Regelungsvorrichtungen 20 zugeführt wird,
hier manchmal als "gesteuerter Wechselstrom" bezeichnet, wogegen
der Hochspannungswechselstrom, der von der Regelungsvorrichtung
von einer Wechselstromquelle empfangen wird, hier manchmal als "Netzwechselstrom"
oder einfach "Netzstrom" bezeichnet wird. Unter dem Begriff "Hochspannung"
ist im vorliegenden Zusammenhang alles oberhalb von dreißig
(30) Volt zu verstehen. So werden beispielsweise typische Heizgeräte
häufig durch übliche 110 bis 120 Volt, 220 bis
240 Volt, 440 bis 480 Volt, oder jeden anderen Spannungswert versorgt,
der ausreichend Energie zur Verfügung stellt, um den Wärmeerzeugungsanforderungen
einer bestimmten Anlage zu genügen. Mit AC ist Wechselstrom
bezeichnet, der eine Frequenz von 50 Hertz, 60 Hertz oder jede andere
Wechselstromfrequenz aufweisen kann, die zur Energieversorgung von
Heizelementen in Heizgeräten verwendet wird.
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Die
mehreren Regelungsvorrichtungen 20 in der einzelnen lokalen
Heizgerät-Steuerkonfiguration 12 sind in Reihe
mit der Hochspannungswechselstromquelle 13 (27) geschaltet, die einem Fernüberwachungs-
und/oder Steuergerät 15 (27) zugeordnet
sein kann, durch die Stromversorgungs/Signalkabel 26 des
T-Typs, welche sowohl Hochspannungs-Stromversorgungsleitungen zum Zuführen
von Netzwechselstrom zu den Regelungsvorrichtungen 20 sowie
Niederspannungs-Signalleitungen aufweisen, welche ein Niederspannungs-Temperaturbereichs-Vorwarnsignal
enthalten, das für jeden Zweck eingesetzt werden kann, und
nachstehend genauer erläutert wird. Mit dem Begriff "Niederspannung"
ist bei der vorliegenden Beschreibung jede Spannung gemeint, die
nicht 30 Volt überschreitet. Weiterhin können,
wie in den 1 und 4 gezeigt,
jede Anzahl zusätzlicher Baugruppen aus Heizgerät 16 und
Regelungsvorrichtung 20 miteinander in Reihe geschaltet
sein, durch zusätzliche Stromversorgungs/Signalkabel 26 des T-Typs
und mit einem Stromversorgungs/Signalkabel (nicht in den 1 bis 4 gezeigt,
jedoch nachstehend erläutert) des linearen Typs, die an
die letzte Regelungsvorrichtung 20 in der Reihenschaltung
angeschlossen sind.
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Weiterhin
kann jede Kombination einzeln gesteuerter Heizgeräte 16 und
Slave-Heizgeräte 16' vorgesehen sein. So können
beispielsweise, wie in den 5 bis 8 gezeigt,
zusätzliche, einzeln gesteuerte Heizgeräte 16 und/oder
zusätzliche Single-Point-Steuerzonen von Slave-Heizgeräten 16' an das
Stromversorgungskabel 26 des T-Typs angeschlossen sein.
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Für
eine detailliertere Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen
und Ausbildungen ist es nützlich, sich auf die Heizgerätelemente
und auf Temperatursensoren in beispielhaften Heizgeräten zu
beziehen, nicht zur Einschränkung, sondern zur Erleichterung
des Verständnisses. Allgemein gibt es viele Varianten,
Materialien und Konstruktionen von Heizgeräten, die durch
diese Systeme gesteuert werden können. Daher ist die vorliegende
Erfindung nicht auf irgendein spezielles Heizgerät oder
eine spezielle Heizgerätkonstruktion beschränkt.
Zur Erleichterung der Beschreibung ist jedoch ein Beispiel für
ein Rohrheizgerät
30, das auf einem Rohr P angebracht
ist, im Querschnitt in
9 gezeigt. Dieses Rohrheizgerät
16 weist
zahlreiche Übereinstimmungen mit jenen auf, die in den
US-Patenten Nr. 5,714,738 und
6,894,254 beschrieben werden,
die beide durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung eingeschlossen
werden, jedoch gibt es verschiedene unterschiedliche oder zusätzliche
Merkmale, die ebenfalls nachstehend erläutert werden.
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Kurz
gefasst, weist das Beispiel für ein Rohrheizgerät 16 in 9 eine
Heizgerätematte 30 aus hochdichtem Silikongummi
mit einem Heizelement 32 auf, in welches Widerstandsdrähte
oder ein anderes wärmeerzeugendes Widerstandsmaterial eingebettet
sind. Das Heizelement 32 erzeugt Wärme, wenn durch
es elektrischer Strom fließt, normalerweise bei Standardhochspannungspegeln,
beispielsweise 110 bis 120 Volt, 220 bis 240 Volt, oder jedem anderen
Spannungspegel, der genug Energie zur Verfügung stellt,
um die Wärme zu erzeugen, die für einen bestimmten
Einsatzzweck benötigt wird. Die Heizgerätematte 30 ist
von einem wärmeisolierenden Heizgerätmantel 36 umgeben,
der aus einem Schaum aus geschlossenzelligem Silikongummi niedriger
Dichte oder jedem anderen geeigneten Isoliermaterial besteht. Ein
Befestigungshalter 36 mit Riemen 38 (1 bis 8)
kann vorgesehen sein, um das Heizgerät 16 an seinem
Ort auf dem Rohr P oder auf anderen Bauteilen zu befestigen, die
erwärmt werden sollen.
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Das
Heizgerät 16 weist einen Hohlraum 40 auf,
in welchem Hochspannungs-Stromversorgungsleitungen 42, 44 mit
Leitungen 46, 48 von dem Heizelement 32 verbunden
sind. Zwei Temperatursensoren 50, 52, beispielsweise
Thermoelemente, Thermistoren, oder irgendwelche anderen geeigneten Temperaturmessgeräte,
sind in den Schaumisoliermantel 34 in der Nähe
der Heizgerätmatte 30 eingebettet, so dass sie
Temperaturen an der Heizgerätmatter 30 oder in
deren Nähe erfassen können. Signale von einem
der Temperatursensoren, beispielsweise dem Temperatursensor 52,
werden von der Regelungsvorrichtung 20 für die
Normalbetriebs- oder Prozessheizgerätsteuerfunktion eingesetzt,
und Signale von dem anderen Temperatursensor, beispielsweise dem
Temperatursensor 50, werden von der Regelungsvorrichtung 20 für
eine Temperaturobergrenzensteuerung eingesetzt, wie dies nachstehend
genauer erläutert wird. Zwar könnte ein Temperatursensor
für beide dieser Funktionen eingesetzt werden, jedoch ist
es besser, Redundanz durch zwei Temperatursensoren zur Verfügung
zu stellen, insbesondere für die Hochtemperaturgrenzfunktion,
welche das Heizgerät abschalten muss, wenn der Prozesstemperatursensor
und/oder die Prozesssteuerschaltung in der Regelungsvorrichtung
ausfällt, und eine instabile Situation des Heizgerätes hervorruft. Einige
Sicherheitszertifizierungsinstitutionen fordern, dass eine derartige
Redundanz vorhanden ist, für die Sicherheitszertifizierung.
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Die
Niederspannungsleitungen 54, 56 für den
ersten Temperatursensor 50 ("Obergrenze") und 58, 60 für
den zweiten Temperatursensor 52 ("Prozess") sind durch
den Hohlraum 40 und über ein flexibles Kabel 52 zu
einem Kabelverbinder 64 geführt, beispielsweise
einem Verbinder MolexTM. Eine Haube 66 verankert
das flexible Kabel 62 an dem Rohrheizgerät 16 und
deckt den Hohlraum 40 ab. Das Heizgerätkabel 62 kann
jede gewünschte Länge aufweisen. Bei einigen Ausführungsformen
ist das Kabel 62 ausreichend lang, um die Regelungsvorrichtung 20 (1 bis 8)
und den Verbinder 64 ausreichend entfernt von dem Heizgerät 16 anzuordnen,
um eine Beschädigung durch Wärmeeinwirkung der
Regelungsvorrichtung 20 zu verhindern, insbesondere bei Anwendungen
mit hoher Temperatur. Selbstverständlich sind, wie in den 1 bis 8 gezeigt,
die Regelungsvorrichtungen 20 an das Rohrheizgerät 16 durch
den Verbinder 64 angeschlossen, entweder direkt, wie in
den 1 bis 4 gezeigt, für die
einzelne Heizgerätsteuerkonfiguration 14, oder über
einen Slave-Adapter 22 und Slave-Heizgerätkabel 24 (5)
und 184 (18), wie dies nachstehend genauer
erläutert wird.
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Bevor
weitere konstruktive Einzelheiten einzelner Bestandteile des Mehrfachheizgerät-Steuersystems
beschrieben werden, wird nunmehr Bezug auf 27 genommen,
die zusammen mit den 1 und 9 eine Übersicht über
einige der elektrischen Bestandteile und Funktionen des Systems
zur Verfügung stellt, und nützlich zum Verständnis
anderer Bestandteile und Merkmale ist, die nachstehend geschildert
werden. Daher können, wie in 27 gezeigt,
auch unter Bezugnahme auf die 1 und 9,
mehrere Regelungsvorrichtungen 20 einzeln an ein jeweiliges
der Heizgeräte 16 angeschlossen sein, hauptsächlich,
jedoch nicht ausschließlich, zur Bereitstellung gesteuerten
oder geregelten Wechselstroms für die Heizgeräte 16,
damit die Heizgeräte 16 innerhalb bestimmter gewünschter
Temperaturbereiche arbeiten.
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Eine
in Reihe geschaltete Gruppe von Kabelabschnitten 25, 26, 108 ist
in Reihe geschaltet, um eine Stromquellenvielfachleitung auszubilden,
welche Netzwechselstrom den Regelungsvorrichtungen 20 zuführt.
Die Regelungsvorrichtungen 20 schalten dann den Wechselstrom
ein und aus, um den gesteuerten oder geregelten Wechselstrom den
Heizgeräten 16 in solchem Ausmaß zuzuführen,
wie dies für die Heizgeräte 16 erforderlich
ist, damit sie die Wärme erzeugen, die zur Aufrechterhaltung
der gewünschten Temperaturen benötigt wird. Die
Regelungsvorrichtungen 20 schalten den Wechselstrom ein
und aus durch eine Prozessleistungsschalteranordnung 302,
die ein Festkörperschalter sein kann, beispielsweise ein
Triac 303, parallel zu einem mechanischen Relais 305,
um Kontaktfeuer und die Erzeugung von Wärme zu minimieren,
oder jeder andere steuerbare Schalter, zur Erzeugung des gesteuerten
oder geregelten Wechselstroms. Es ist ebenfalls möglich,
eine variable Energiesteuerung einzusetzen, beispielsweise einen
Variac-Transformator (nicht gezeigt), zur Einstellung des gesteuerten Wechselstroms
nach oben und unten, jedoch sind derartige Einrichtungen größer,
voluminöser und teurer als Schaltgeräte. Die Steuerung
der Prozessleistungsschalteranordnung 302 unter Verwendung
einer Temperatursignalrückkopplung von dem zweiten (Prozess-)Temperatursensor 52 in
dem Heizgerät 16 wird nachstehend genauer erläutert.
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Ein
Hochtemperaturgrenzschalter (auch als Obergrenzenschalter bezeichnet) 300 ist
ebenfalls vorgesehen, um den Wechselstrom zum Heizgerät 16 in
jenem Fall abzuschalten, dass die Temperatur des Heizgerätes 16 auf
einen nicht mehr sicheren Pegel ansteigt, festgestellt durch den
ersten (Temperaturobergrenzen-)Temperatursensor 50. Ein
derartiger unsicherer Temperaturpegel kann infolge einer Störung
des Prozessleistungsschalters 302, des Prozesstemperatursensors 52,
oder der Prozesssteuerschaltung 296 (28) auftreten, oder kann durch einen Einfluss
von außen hervorgerufen werden, beispielsweise einen Spül-
oder Reinigungszyklus auf hoher Temperatur in dem Rohr, oder durch
irgendeine andere Ursache. Die Steuerung des Obergrenzenschalters 300 unter
Verwendung einer Temperaturrückkopplung oder einer Eingabe
von dem Temperatursensor 50, einschließlich einer
Verriegelungsfunktion, damit der Wechselstrom abgeschaltet bleibt,
nachdem er einmal abgeschaltet wurde, bis zum Eingriff durch eine
Bedienungsperson, wird nachstehend genauer erläutert.
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Es
ist auch eine Vorwarn/Alarmfunktion vorhanden, die eine Vorwarnung
bzw. einen Alarm an der entfernten Überwachungsstation 15 signalisiert, wenn
irgendeine der Regelungsvorrichtungen 20 in der Reihenschaltungsgruppe
feststellt, dass das Heizgerät 16, welches sie
steuert, sich an einer Temperatur oberhalb oder unterhalb eines
gewünschten oder erforderlichen Betriebstemperaturbereiches
befindet. Wenn es beispielsweise erforderlich ist, das Rohr P (9)
innerhalb eines bestimmten Temperaturbereiches zu halten, damit
ein chemischer Prozess, ein Transport, oder eine andere Aktivität
weitergeht, kann diese Vorwarn/Alarmfunktion 17 eine Bedienungsperson
an der entfernten Überwachungsstation 15 benachrichtigen,
falls irgendeine der Regelungsvorrichtungen 20 eine Temperatur
eines Heizgerätes 16 außerhalb dieses
Temperaturbereiches erfasst, und/oder kann ein Signal an eine Gerätestromunterbrechung 19 erzeugen,
um den Betrieb oder das Abschalten von Geräten zu verhindern,
bis die Heizgeräte 16 sämtlich Temperaturen
in dem gewünschten Bereich hervorrufen, wie dies Fachleute wissen.
Die Darstellung der Überwachungsstation 15 in 27 als ein festgelegter Block ist nur schematisch.
Die verschiedenen Bestandteile und Funktionen, also eine Gleichstromversorgung 21,
ein Durchgangsdetektor 31, eine Signalschaltung 23,
und eine Vorwarnung bzw. ein Alarm 17, können
an einem Ort oder mehreren Orten angeordnet sein, so dass die Verwendung
des Begriffes "entfernte Überwachungsstation" bei der vorliegenden
Beschreibung nur zur Erleichterung dient, und nicht die Bestandteile
oder Funktionen, die beschrieben oder dargestellt sind, dahingehend
einschränkt, dass sie sich zusammen an einem Ort oder in
irgendeiner vereinigten Konfiguration oder Anordnung befinden.
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Um
diese Vorwarn/Alarmfunktion zu implementieren (auch manchmal als
das Temperaturbereichssignal bezeichnet), stellt eine Niederspannungs-Gleichspannungsversorgung 21 an
der entfernten Überwachungsstation 15 ein Niederspannungs-Gleichspannungspotential
auf einer Signalschaltung 23 zur Verfügung, welche
ein Paar von Leitern 27, 29 aufweist, die sich über
die in Reihe geschalteten Kabelabschnitte 25, 26, 108 zu
sämtlichen Regelungsvorrichtungen 26 erstrecken.
Als Niederspannung wird normalerweise eine Spannung angesehen, welche
nicht 30 Volt überschreitet, und so soll dieser Begriff
hier verstanden werden. Daher ist Hochspannung jede Spannung oberhalb
von 30 Volt. Einer der Leiter, beispielsweise der Leiter 29,
erstreckt sich durch jede Regelungsvorrichtung 20, wo er
in Reihe mit gegenüberliegenden Klemmen eines Relaisschalters 310 verbunden
ist. Jeder der in Reihe geschalteten Relaisschalter 310 in
jeder der Regelungsvorrichtungen 20 kann daher die Schaltung 23 unterbrechen,
also verhindern, dass Strom in der Signalschaltung 23 fließt.
Im Gegensatz hierzu müssen sämtliche Relaisschalter 310 in
sämtlichen Regelungsvorrichtungen 20 geschlossen
sein, damit die Signalschaltung 23 geschlossen ist. Der
hier verwendete Begriff "Relaisschalter" kann jeden Schalter, einen
mechanischen oder einen Festkörperschalter bedeuten, bei
welchem ein zugeführtes Steuersignal angelegt werden kann,
um den Schalter zu öffnen und/oder zu schließen,
also den Stromfluss durch den Schalter zu ermöglichen und/oder
zu sperren.
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Ein
Durchgangsdetektor 31, welcher der Fernüberwachungsstation 15 zugeordnet
ist, stellt fest, ob die Signalschaltung 23 geöffnet
oder geschlossen ist. Nach Feststellung, dass die Signalschaltung
offen ist, was dadurch hervorgerufen werden kann, dass irgendeiner
der Relaisschalter 310 geöffnet ist, oder durch
irgendeine Trennung oder einen Bruch in den Reihenschaltungskabeln 25, 26, 108,
erzeugt der Durchgangsdetektor 31 ein Signal an die Vorwarn/Alarmvorrichtung 17 und/oder
an eine Gerätestromunterbrechung 19, oder an irgendein
anderes Gerät oder eine andere Funktion je nach Wunsch
der Bedienungsperson. Anders ausgedrückt, kann das Signal
von dem Durchgangsdetektor 31 dazu verwendet werden, eine
Vorwarnung oder einen Alarm einzuleiten, oder kann dazu verwendet
werden, den Einsatz von Geräten in jedem Fall zu unterbrechen,
wie dies Fachleuten nach Kenntnis der vorliegenden Beschreibung
deutlich werden wird. Verschiedene Durchgangsdetektoren, welche
diese Funktion ausführen können, beispielsweise
Stromdetektorschaltungen, Spannungsdetektorschaltungen, und dergleichen,
sind leicht verfügbar, und Fachleuten auf diesem Gebiet
wohlbekannt, oder können einfach von Fachleuten auf diesem
Gebiet konstruiert werden, so dass keine weitere Beschreibung zum
Verständnis dieses Merkmales erforderlich ist. Zur Vereinfachung,
wobei dies jedoch nicht einschränkend zu verstehen ist,
wird die Signalschaltung 23 manchmal als die "Vorwarn/Alarmsignalschaltung"
oder die "Temperaturbereichs-Signalschaltung" bezeichnet, obwohl
das Signal auch zur Gerätestromunterbrechung und für
andere Zwecke eingesetzt werden kann.
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Der
Relaisschalter 310 in jeder Steuerung 20 wird
zum Öffnen und Schließen durch eine Prozesssteuerschaltung
(28) in der Regelungsvorrichtung 20 gesteuert,
welche Temperaturinformation von dem Prozesstemperatursensor 52 dazu
einsetzt, zu bestimmen, ob die erfasste Temperatur an dem Heizgerät 16,
das an diese Regelungsvorrichtung 20 angeschlossen ist,
innerhalb des gewünschten Betriebsbereiches liegt. Falls
nicht, gibt sie ein Signal zum Öffnen des Relaisschalters 310 ab,
welches die Signalschaltung 23 unterbricht. Die unterbrochene Signalschaltung 23 wird
von dem Durchgangsdetektor 31 erfasst, welcher das Vorwarn/Alarmsignal
erzeugt. Der Relaisschalter 310 kann ein mechanisches Relais
oder ein Festkörperrelais sein, wie dies Fachleute auf
diesem Gebiet wissen.
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Die
Reihenschaltungsverbindungsbestandteile zum elektrischen Verbinden
der Regelungsvorrichtungen 20 mit der Stromversorgungsquelle 13 und
der Temperaturvorwarn/Alarmschaltung 23 an der Fernüberwachungsstation
umfassen zumindest einen Stromversorgungs/Signalkabelabschnitt 26 des
T-Typs ("Stromversorgungs/Signalkabel des T-Typs" oder "Stromversorgungskabel
des T-Typs" oder einfach, kurz gefasst, "Versorgungskabel des T-Typs"),
und zumindest einen abschließenden linearen Stromversorgungs/Signalkabelabschnitt 108 des linearen
Typs ("Stromversorgungs/Signalabschlusskabel des linearen Typs"
oder "abschließendes Stromversorgungskabel des linearen
Typs" oder, kurz gefasst, "abschließendes Stromversorgungskabel"),
wie in den 1 bis 4 und 27 gezeigt. Die
Stromversorgungskabel 26 des T-Typs werden dazu verwendet,
die erste und dazwischen liegende Regelungsvorrichtungen 20 in
der Reihenschaltung zu verbinden, die in Reihe mit der Wechselstromquelle 13 geschaltet
sind, und mit der Vorwarn/Alarmsignalschaltung 23. Das
abschließende Stromversorgungskabel 108 wird dazu
verwendet, die letzte Regelungsvorrichtung 20 in der Reihenschaltungsgruppe
an die Wechselstromquelle 13 und/oder die Vorwarn/Alarmsignalschaltung 23 über
das oder die Stromversorgungskabel 26 des T-Typs anzuschließen,
wie in den 1 bis 4 und 27 gezeigt. Das
erste Stromversorgungskabel 26 des T-Typs kann direkt an
die Überwachungsstation 156 angeschlossen werden,
wenn sie sich in ausreichender Nähe befindet, oder es kann,
wie in 27 gezeigt, ein optionales
Stromversorgungs/Signalverlängerungskabel ("Stromversorgungs/Signalverlängerungskabel"
oder, kurz gefasst, "Stromversorgungsverlängerungskabel") 25 mit
jeder erforderlichen Länge dazu verwendet werden, das erste
Stromversorgungskabel 26 des T-Typs mit der Überwachungsstation 15 zu
verbinden, wie schematisch in 27 dargestellt.
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Um
die Funktionen zu implementieren, Wechselstrom der Gruppe von in
Reihe geschalteten Regelungsvorrichtungen 20 zur Verfügung
zu stellen, und die Vorwarn/Alarmsignalschaltung 23 über
die Relaisschalter 310 in jeder der Regelungsvorrichtungen 20 anzuschließen,
wie voranstehend geschildert, sind die Stromversorgungskabel des
T-Typs und das Stromversorgungskabel 108 des linearen Typs
(und wahlweise das Stromversorgungsverlängerungskabel 25,
falls erforderlich) so konstruiert und ausgebildet, dass sie nicht
nur diese elektrischen Funktionen erfüllen, sondern auch
ein ordentliches, ordnungsgemäßes Erscheinungsbild
aufweisen. Die Konstruktion und die Konfiguration machen es darüber
hinaus praktisch narrensicher, die Wechselstromsversorgungsquelle
und die Vorwarn/Alarmsignalschaltung 23 mit so vielen Regelungsvorrichtungen 20 wie
gewünscht zu verbinden. Wie in 27 gezeigt,
ist jedes abschließende Stromversorgungskabel 108 im Wesentlichen
einfach ausgebildet, in der Hinsicht, dass sich ein Paar von Hochspannungsleitungen 114, 116 ("Wechselstromleitungen"
oder, kurz gefasst, "Stromleitungen") und ein Paar von Niederspannungsleitungen 118, 120 (kurz
gefasst, "Signalleitungen") über den gesamten Weg geradlinig
durch das abschließende Stromversorgungskabel 108 von dem
Eingangssteckverbinder 110 zum Ausgangssteckverbinder 112 erstrecken.
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Es
kann jede Art eines Verbinders eingesetzt werden, welcher vier Leitungen
von einem Kabel mit vier Leitungen eines anderen Kabels verbinden
kann. Verbinder des Typs MolexTM arbeiten
gut, da sie in Konfigurationen erhältlich sind, welche
vier, sechs oder mehr Hochspannungs- und Niederspannungs-Leitungspaare
auf eine solche Art und Weise aufnehmen können, die zu
entsprechenden Verbindern bei anderen Bestandteilen in nur einer
Orientierung passt, so dass sie nicht falsch verbunden werden können.
Weiterhin sind sowohl die aufgenommenen als auch die aufnehmenden
Stifte umhüllt, so dass es schwierig ist, sie versehentlich
kurzzuschließen. Bei dieser Beschreibung wird zur Vereinfachung,
jedoch nicht zur Einschränkung, der Begriff "Eingang" dazu
verwendet, jenes Verbinder- oder Kabelende zu bezeichnen, welches
Wechselstromenergie empfängt, und wird der Begriff "Ausgang"
dazu verwendet, jenes Verbinder- oder Kabelende zu bezeichnen, welches
Wechselstrom liefert, unabhängig davon, ob diese Verbinder-
oder Kabelenden auch Niederspannungssignale empfangen und/oder liefern.
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Bei
dem abschließenden Stromversorgungskabel 108 des
linearen Typs weist der Eingangsverbinder 110 zumindest
zwei Stromversorgungsstifte für die Wechselstromleitungen 114, 116 auf,
und zumindest zwei Signalschaltungsstifte für die Signalschaltungsleitungen 118, 120,
und ist so ausgebildet, dass er zu einem Vielfachleitungs-Steckdosensteckverbinder 86 auf
dem Stromversorgungskabel 26 des T-Typs passt. Der Ausgangsverbinder 35 an
der Fernüberwachungsstation 15, welcher Netzstrom
an die Reihenschaltungsbestandteile 25, 26, 108 liefert, und
die Signalschaltung 23 mit diesen Bestandteilen verbindet,
ist ebenso ausgebildet wie der Vielfachleitungs-Steckdosensteckverbinder 86 auf
dem Stromversorgungskabel 26 des T-Typs. Daher kann der Eingangssteckverbinder 110 des
abschließenden Stromversorgungskabels 108 direkt
in den Steckdosensteckverbinder 35 der Überwachungsstation
eingesteckt werden, bei Situationen, bei welchen nur eine Regelungsvorrichtung 20 in
einem Heizgerätsystem vorhanden ist.
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Wie
nachstehend genauer erläutert wird, muss das abschließende
Stromversorgungskabel 108 dazu verwendet werden, die letzte
Regelungsvorrichtung 20 in einer Reihenschaltungsgruppe
oder die einzige Regelungsvorrichtung 20, wenn nur eine vorhanden
ist, an die Fernüberwachungsstation 15 anzuschließen,
so dass die Signalschaltung 23 geschlossen werden kann.
Eine Reihenschaltung, die durch ein Stromversorgungskabel 26 des
T-Typs abgeschlossen würde, würde die Signalschaltung 23 offen
lassen, unabhängig davon, ob sämtliche Relaisschalter 310 in
sämtlichen Regelungsvorrichtungen 20 geschlossen
sind, was dazu führen würde, dass die Signalschaltung 23 für
ihren gedachten Zweck nicht betriebsfähig wäre,
wie voranstehend beschrieben.
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Der
Steckdosensteckverbinder 112 des abschließenden
Stromversorgungskabels 108 benötigt ebenfalls
zumindest zwei Stromversorgungsstifte für die Stromversorgungsleitungen 114, 116 sowie
zumindest zwei Stifte für die Signalschaltungsleitungen 118, 120,
und ist so ausgebildet, dass er zu dem Eingangssteckverbinder 140 der
Regelungsvorrichtung 20 passt. Der Eingangssteckverbinder 140 der
Regelungsvorrichtung 20 weist eine andere Konfiguration auf
als die Eingangssteckverbinder 82, 110 der Stromversorgungskabel 26 des
T-Typs und der abschließenden Stromversorgungsverbinder 108,
so dass der Steckdosensteckverbinder 112 des abschließenden
Stromversorgungskabels 108 ebenfalls anders ausgebildet
sein muss als die Vielfachleitungs-Steckdosensteckverbinder 86 der
Stromversorgungskabel des T-Typs, und anders als der Steckdosensteckverbinder 35 an
der Fernüberwachungsstation 15. Diese unterschiedliche
Konfiguration der Eingangssteckverbinder 140 der Regelungsvorrichtungen 20 ist
zu dem Zweck vorgesehen, ordnungsgemäß einen Wechselstromversorgungskabelabschnitt
pro Regelungsvorrichtung einzusetzen, was für Benutzer
einfach ist. Selbstverständlich könnte der Eingangssteckverbinder 140 der
Regelungsvorrichtung 20 dieselbe Konfiguration aufweisen
wie die Eingangssteckverbinder 82, 110, falls
gewünscht.
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Die
Stromversorgungskabel 26 des T-Typs werden dazu verwendet,
die erste Regelungsvorrichtung 20 und irgendwelche dazwischen
angeordneten Regelungsvorrichtungen 20 an die Stromversorgungsschaltung 33 und
die Signalschaltung 23 an der Fernüberwachungsstation 15 anzuschließen,
wie voranstehend erwähnt. Jedes Stromversorgungskabel 26 des
T-Typs weist einen Vielfachleitungsabschnitt 83 auf, der
sich zwischen dem Eingangssteckverbinder 82 und dem Vielfachleitungs-Steckdosensteckverbinder 86 erstreckt,
sowie einen Abzweigabschnitt 85, der sich von dem Vielfachleitungsabschnitt 83 zum
Abzweig-Steckdosensteckverbinder 78 erstreckt. Wie am deutlichsten
aus 29 hervorgeht, erstrecken sich
die Vielfachleitungs-Stromversorgungsleitungen, die aus Stromversorgungsleitungen 86, 88 des
Eingangsvielfachleitungssegments 70 und den Stromversorgungsleitungen 90, 92 des Steckdosenvielfachleitungssegments 72 bestehen, ohne
Unterbrechung zwischen dem Vielfachleitungs-Eingangssteckverbinder 82 und
dem Vielfachleitungs-Steckdosensteckverbinder 86. Die Abzweigstromversorgungsleitungen 89, 91 sind
elektrisch parallel zu den Vielfachleitungs-Stromversorgungsleitungen 87, 88 und
zu dem Abzweigsteckverbinder 78 geschaltet, so dass dann,
wenn die Regelungsvorrichtung 20 an den Abzweigabschnitt 85 angeschlossen
ist, die Stromversorgungsschaltung, welche die Stromversorgungsleiter 290, 292 in
der Regelungsvorrichtung 20 aufweist, elektrisch parallel zu
den Vielfachleitungs-Stromversorgungsleitungen 87, 88 und
den Stromversorgungsschaltungen geschaltet ist, welche die Stromversorgungsleiter 290, 292 in
den anderen, in Reihe geschalteten Regelungsvorrichtungen 20 aufweisen.
Bei dem in den 10, 11 gezeigten
Stromversorgungskabel 26 des T-Typs sind die Abzweigleitungen
sehr kurze Drahtbrücken innerhalb des Steckverbinders selbst, und
können sogar alternativ dadurch weggelassen werden, dass
die Leitungen 87, 88 und 90, 92 miteinander
an den Stiften 2, 1 oder in deren Nähe verbunden werden,
wobei dies jeweils Äquivalente darstellt, wie Fachleute
auf diesem Gebiet erkennen werden.
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Die
Signalleitungen 98, 102 in dem Eingangsvielfachleitungssegment 70 und
dem Auslassvielfachleitungssegment 72 sind miteinander
verbunden, so dass sie sich ohne elektrische Unterbrechung durch
die Vielfachleitung 83 des Stromversorgungskabels 26 des
T-Typs erstrecken, von dem Eingangssteckverbinder 82 zu
dem Ausgangssteckverbinder 86, wobei elektrisch das Abzweigsegment 85 und
der Abzweig-Steckdosensteckverbinder 78 umgangen werden.
Die anderen Signalleitungen 100, 104 der Signalleitungspaare
in dem Stromversorgungskabel 26 des T-Typs weichen jedoch
von dem Vielfachleitungsabschnitt 83 so ab, dass sie sich
durch den Abzweigabschnitt 85 zu jeweiligen getrennten
Stiften in dem Abzweig-Steckdosensteckverbinder 78 erstrecken.
Wenn der Abzweig-Steckdosensteckverbinder 78 mit der Regelungsvorrichtung 20 verbunden
ist, erstreckt sich daher die Signalschaltung 23 in Reihe über
den Relaisschalter 310 in der Regelungsvorrichtung 20.
Wenn mehrere Regelungsvorrichtungen 20 auf diese Art und
Weise in Reihe geschaltet sind, sind sämtliche Relaisschalter 310 sämtlicher
Regelungsvorrichtungen 20 in Reihe mit der verlängerten
Signalschaltung 23 geschaltet, so dass sämtliche
Relaisschalter 310 in sämtlichen Regelungsvorrichtungen 20 geschlossen
sein müssen, damit man eine geschlossene Signalschaltung 23 erhält,
wie voranstehend erläutert. Der Abzweig-Steckdosensteckverbinder 72 ist
so ausgebildet, dass er zu dem Eingangssteckverbinder 140 der
Regelungsvorrichtung 20 passt, und die Vielfachleitungssteckdose 86 ist
so ausgebildet, dass sie zu dem Eingangssteckverbinder 82 passt, so
dass jede Anzahl der Stromversorgungskabel 26 des T-Typs
miteinander in Reihe geschaltet werden kann, um Netzstromenergie
jeder Anzahl von Regelungsvorrichtungen 20 zuzuführen, während
der Durchgang in der Signalschaltung 23 aufrechterhalten
bleibt, wie voranstehend erläutert.
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Wie
ebenfalls voranstehend erwähnt, kann das in 27 gezeigte Verlängerungs-Stromversorgungskabel 25 in
jeder Länge vorhanden sein, die dazu erforderlich ist,
die Reihenschaltungsbestandteile 26, 108 mit der
Stromversorgung 33 und der Signalschaltung 23 an
der Fernüberwachungsstation 15 zu verbinden. Das
Stromversorgungsleitungspaar 93, 95 und das Signalleitungspaar 97, 99 erstrecken sich
ohne elektrische Unterbrechung von dem Eingangssteckverbinder 101,
der so ausgebildet ist, dass er zu dem Steckdosensteckverbinder 35 an
der Fernüberwachungsstation 15 passt, bis zum
Steckdosensteckverbinder 103, der so ausgebildet ist, dass
er zum Eingangssteckverbinder 82 des Stromversorgungskabels 26 des
T-Typs und zum Eingangssteckverbinder 110 des abschließenden Stromversorgungskabels 108 passt.
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Wie
nunmehr hauptsächlich aus 10 im Zusammenhang
mit den 1 bis 9 hervorgeht, kann
das Stromversorgungskabel 26 des T-Typs, muss dies aber
nicht, zwei schraubenförmig gewundene Vielfachkabelsegmente 70, 72 aufweisen,
die aneinander durch ein Band 74 befestigt sind, um einen
ordentlichen, T-förmigen, schraubenförmig gewundenen
Stromversorgungskabelabschnitt 26 auszubilden. Die beiden
Vielfachkabelsegmente 70, 72 weisen jeweils ein
Ende 74 bzw. 76 auf, das in dem gemeinsamen Abzweigkabelsteckverbinder 78 endet.
Das andere Ende 80 des Eingangsvielfachkabelsegments 70 endet
in dem Eingangskabelsteckverbinder 82, und das andere Ende 84 des
Ausgangs-Vielfachleitungskabelsegments 72 endet an der
Ausgangs-Vielfachleitungssteckdose 86. Jeder geeignete
Kabelsteckverbinder kann verwendet werden, beispielsweise Steckverbinder
des Typs MolexTM, wie voranstehend erläutert.
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11 ist ein schematisches Schaltbild des Stromversorgungskabels 26 des
T-Typs. Jedes Vielfachleitungssegment 70, 72 weist
zumindest zwei Stromversorgungsleitungen auf, beispielsweise die Stromversorgungsleitungen 86, 88 im
Vielfachleitungssegment 70 und die Stromversorgungsleitungen 90, 92 in
dem Vielfachleitungssegment 72, um den Regelungsvorrichtungen 20 Energie
zuzuführen. Die Stromversorgungsleitungen 86, 88 in
dem Eingangs-Vielfachleitungskabelsegment 70 enden in Stiften
1, 4 im Vielfachleitungs-Eingangssteckverbinder 82 und
in Stiften 1, 2 in dem gemeinsamen Abzweig-Steckdosensteckverbinder 78.
Die Stromversorgungsleitungen 90, 92 in dem Ausgangs-Vielfachleitungskabelsegment 72 enden
in Stiften 1, 4 im Vielfachleitungs-Steckdosensteckverbinder 86 und
in Stiften 5, 6 in dem gemeinsamen Abzweig-Steckdosensteckverbinder 78.
Energie von einer Quelle, beispielsweise der Wechselstromversorgung 13 (27) wird normalerweise an das Eingangs-Vielfachleitungssegment 70 über
den Vielfachleitungs-Eingangssteckverbinder 82 angeschlossen, und
beide Vielfachleitungssegmente 70, 72 sind an eine
Regelungsvorrichtung 20 über den gemeinsamen Abzweig-Steckdosensteckverbinder 78 (siehe die 1 bis 8)
angeschlossen, so dass Strom den Regelungsvorrichtungen 20 über
Stifte 1, 2 in dem gemeinsamen Steckverbinder 78 zugeführt wird.
Allerdings sind Bypassverbindungen 94, 96 vorgesehen,
um die Stromversorgungsleitungen 86, 88 an die
Stromversorgungsleitungen 90, 92 in dem Ausgangs-Vielfachleitungskabelsegment 72 anzuschließen,
damit Energie den Stiften 1, 4 in dem Vielfachleitungs- Steckdosensteckverbinder 86 für
andere Regelungsvorrichtungen 20 und Rohrheizgeräte 16 zugeführt
wird, die in Reihenschaltung an den Vielfachleitungs-Steckdosensteckverbinder 86 angeschlossen
sein können, wie voranstehend geschildert.
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Eine
der Niederspannungssignalleitungen, beispielsweise die Leitung 98,
in dem Eingangs-Vielfachleitungssegment 70 ist direkt an
eine entsprechende Signalleitung 102 in dem Ausgangs-Vielfachleitungssegment 72 angeschlossen,
so dass der Stift 3 im Steckverbinder 82 des Eingangs-Vielfachleitungssegments 70 auf
dem gleichen Potential liegt wie der Stift 3 in dem Vielfachleitungs-Steckdosensteckverbinder 86 des
Ausgangs-Vielfachleitungssegments 72. Allerdings umgehen
diese Signalleitungen 98, 102 den Abzweig-Steckdosensteckverbinder 78,
so dass sie nicht an die Regelungsvorrichtungen 20 angeschlossen
werden. Die andere Signalleitung 100 im Eingangs-Vielfachleitungssegment 70 verbindet
jedoch den Stift 6 im Vielfachleitungs-Eingangssteckverbinder 82 mit
einem Stift 4 in dem Abzweigsteckverbinder 78. Entsprechend
verbindet die andere Signalleitung 104 in dem Ausgangs-Vielfachleitungssegment 72 den
Stift 6 in dem Vielfachleitungs-Steckdosensteckverbinder 86 mit
dem Stift 8 in dem gemeinsamen Abzweig-Steckdosensteckverbinder 78.
Daher können die Regelungsvorrichtungen 20 die
Signalschaltung, welche die beiden Signalleitungen aufweist, entweder
schließen oder öffnen, um eine geschlossene Schaltung
entweder aufrechtzuerhalten oder zu unterbrechen, welche die Signalleitungen
aufweist, beispielsweise zu dem Zweck, den Schaltungsdurchgangsdetektor
dazu zu veranlassen, festzustellen, dass die Signalschaltung 23 geöffnet
ist, und die Vorwarnung bzw. den Alarm an der Fernüberwachungsstation 15 (27) auszulösen, falls die Regelungsvorrichtung 20 ein
Heizgeräteproblem feststellt, oder um irgendeine andere Funktion
auszulösen, wie voranstehend erwähnt. Die unbenutzten
Stifte 2, 5 in dem Vielfachleitungs-Eingangssteckverbinder 82,
die unbenutzten Stifte 3, 7 in dem gemeinsamen Abzweig-Steckdosensteckverbinder 78,
und die unbenutzten Stifte 2, 5 in dem Vielfachleitungs-Steckdosensteckverbinder 86 sind
optional, und können die Funktion haben, eine räumliche Entfernung
zwischen Hoch- und Niederspannungsverbindungen aufrechtzuerhalten,
um elektrisches Rauschen oder elektrische Störungen in
den Niederspannungssignalen durch den Hochspannungs-Wechselstrom
zu verhindern.
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Das
abgeschlossene Stromversorgungskabel 106 des linearen Typs,
das in 12 gezeigt ist, wird dazu verwendet,
die Wechselstromquelle und die Signalschaltung 23 an die
letzte Regelungsvorrichtung 20 bei mehreren in Reihe geschalteten
Regelungsvorrichtungen 20 zu verbinden, oder wahlweise
mit einer einzigen Regelungsvorrichtung 20 in einem Heizgerätesystem,
das nur eine Regelungsvorrichtung 20 aufweist, wie voranstehend
erwähnt. Es weist ein Kabel 108 auf, das vorzugsweise,
jedoch nicht unbedingt erforderlich, schraubenförmig gewunden
ist, um eine ordentliche Anordnung aufrechtzuerhalten. Es ist an
einem Ende durch den Eingangssteckverbinder 110 abgeschlossen,
der zu dem Vielfachleitungs-Steckdosensteckverbinder 86 des
Stromversorgungskabels 26 des T-Typs passt, und am anderen
Ende durch den Ausgangssteckverbinder 112, welcher wie
der Abzweig-Steckdosensteckverbinder 78 des Steuer-Stromversorgungskabels 26 zu
dem Eingangssteckverbinder 140 (20, 21 und 29)
auf den Regelungsvorrichtungen 20 passt. Wie in dem schematischen Schaltbild
in 13 dargestellt, weist dieses abgeschlossene Stromversorgungskabel 106,
ebenso wie das Stromversorgungskabel 26 des T-Typs, zumindest
zwei Stromversorgungsleitungen 114, 116 und zumindest
zwei Signalleitungen 118, 120 auf. Die Stromversorgungsleitungen
verbinden die Stifte 1, 4 des Eingangssteckverbinders 110 mit
Stiften 2, 1 des Ausgangssteckverbinders 112, und die Signalleitungen
verbinden Stifte 3, 6 des Eingangssteckverbinders 110 mit
den Stiften 8, 4 des Ausgangssteckverbinders 112. Die abgeschlossenen
Stromversorgungskabel 106 werden dazu verwendet, Stromversorgung
von einer Wechselstromquelle 13 (27) und
der Signalschaltung 23 von der Fernüberwachungsstation 15 (27) an die letzte Regelungsvorrichtung 20 in
einer Gruppe von in Reihe geschalteten Regelungsvorrichtungen 20 zur
Verfügung zu stellen, anstelle der Verwendung eines Stromversorgungskabels 26 des
T-Typs, da die Stromversorgungskabel 26 des T-Typs am Ende
einer Reihenschaltung dazu führen würden, dass
die beiden Signalleitungen nicht angeschlossen sind, so dass immer
eine Situation einer Spannung einer offenen Schaltung vorhanden
ist, welche den Ablauf der Temperaturbereichsvorwarn/Alarmsignalfunktion
verhindern würde, wie dies nachstehend genauer erläutert wird.
-
Bei
der Single-Point-Steuerkonfiguration 14 für in
Zonen angeordnete Master- und Slave-Heizgeräte, die in
den 5 bis 8 gezeigt ist, ist eine einzelne
Regelungsvorrichtung 20 über einen Slave-Adapter,
beispielsweise das Slave-Adapterkabel 22 oder einen Slave-Adapter-Anschlusskasten 324, der
nachstehend unter Bezugnahme auf die 33 bis 36 beschrieben
wird, mit einem oder mehreren Kabeln 24 gesteuerter Slaves
des T-Typs verbunden, um mehrere Heizgeräte 16, 16' in
einer Gruppe oder Zone von Heizgeräten durch die einzelne
Regelungsvorrichtung 20 zu steuern. Das erste Heizgerät 16 in
der Zone, das an die einzelne Regelungsvorrichtung 20 durch
das Slave-Adapterkabel 22 angeschlossen ist, wird als das
Master-Heizgerät für die Zone angesehen, da die
Regelungsvorrichtung 20 auf Temperatursensoren 50, 52 (9)
in diesem ersten Heizgerät 16 reagiert, um sowohl
das Master-Heizgerät als auch die übrigen Slave-Heizgeräte 16' in
der Zone zu steuern. Die übrigen Heizgeräte 16' in
der Zone, mit Ausnahme des Master-Heizgerätes 16,
werden als die Slave-Heizgeräte bezeichnet, da sie einfach
keine Erwärmung durchführen, oder keine Erwärmung
durchführen, wenn der Wechselstrom ein- und ausgeschaltet
wird, also gesteuert wird, durch die Regelungsvorrichtung 20,
ohne irgendeine Temperaturrückkopplung auf die Regelungsvorrichtung 20 zur
Verfügung zu stellen. Zur Vereinfachung werden die Slave-Kabel 24 mit
gesteuerter Stromversorgung des T-Typs so bezeichnet, da sie gesteuerten
Wechselstrom von der Regelungsvorrichtung 20 den Slave-Heizgeräten 16' zuführen,
im Gegensatz zu den Stromversorgungskabeln 26 des T-Typs,
die voranstehend beschrieben wurden, welche Wechselstrom den Regelungsvorrichtungen 20 zuführen.
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Das
Master-Heizgerät 16 und die Slave-Heizgeräte 16' bei
typischen Anlagen sind normalerweise identisch ausgebildet, zur
Vereinfachung und Standardisierung, und so werden sie hier auch als
Beispiel dargestellt und beschrieben, obwohl identische Master-
und Slave-Heizgeräte kein Erfordernis bei jeder Ausführungsform
der Erfindung darstellen. Die Slave-Heizgeräte sind durch 16' anstatt durch 16 bezeichnet,
nur zur Erleichterung bei dieser Beschreibung, um ihre Funktionsweise
als Slave anzugeben, im Unterschied zur Funktionsweise als Master
des Master-Heizgerätes 16. Wie nachstehend genauer
erläutert wird, werden die Temperatursensoren 50, 52 (9)
in den Slave-Heizgeräten 16', falls sie vorhanden
sind, nicht benutzt. Daher könnten die Slave-Heizgeräte 16' je
nach Wunsch ohne Temperatursensoren hergestellt werden, und immer
noch bei der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden. Allerdings
können, wie voranstehend erwähnt, die Slave-Heizgeräte 16' ebenso
wie das Master-Heizgerät 16 ausgebildet sein,
wobei in diesem Fall die Heizgerätkabel 22, 24, 184,
für die Slaves, die zum Anschluss der Slave-Heizgeräte 16' an die
Regelungsvorrichtung 20 eingesetzt werden, so ausgebildet
sind, dass die Temperatursensoren 50, 52 (9)
in den Slave-Heizgeräten 16' isoliert sind, und
nicht die Signale von diesen Temperatursensoren zur Regelungsvorrichtung 20 übertragen
werden, so dass die Temperatursensoren 50, 52 der
Slave-Heizgeräte 16' im System nicht betriebsfähig
sind, wie dies nachstehend genauer erläutert wird.
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Wie
in den 5 und 8 gezeigt,
kann jede Anzahl an Slave-Heizgeräten 16' in der
Gruppe oder Zone vorhanden sein, die von der einen Regelungsvorrichtung 20 gesteuert
wird. Nachfolgende Slave-Heizgeräte 16' in der
Zone können einfach in Reihenschaltung an das letzte Kabel 24 für
einen gesteuerten Slave des T-Typs angeschlossen werden, das in
den 1 und 4 gezeigt ist, durch zusätzliche
Kabel 24 für gesteuerte Slaves des T-Typs und ein
abschließendes, gesteuertes Kabel 184 (18), das nicht in den 5 bis 8 gezeigt
ist, jedoch nachstehend genauer erläutert wird.
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Zusammenfassend
führen die Kabel 24 für gesteuerte Slaves
des T-Typs nur elektrischen Strom den Heizgerätewicklungen
(9 und 32)
in den Slave-Heizgeräten 16' zu. Der elektrische
Strom zur Versorgung der Slave-Heizgeräte 16' wird
durch die Regelungsvorrichtung 20 gesteuert, so dass dann,
wenn die Regelungsvorrichtung 20 elektrische Energie für
die Slave-Heizgeräte 16' einschaltet, diese Wärme
erzeugen. Wenn die Regelungsvorrichtung 20 die elektrische
Energie für die Slave-Heizgeräte 16' abschaltet,
hören sie mit der Wärmeerzeugung auf. Keine Temperaturinformation
wird für die Regelungsvorrichtung 20 von irgendeinem
der Slave-Heizgerät 16' erhalten.
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Das
Master-Heizgerät 16 erzeugt ebenfalls Wärme,
wenn die Regelungsvorrichtung 20 die elektrische Energie
einschaltet, und hört mit der Erzeugung von Wärme
auf, wenn die Regelungsvorrichtung 20 den Strom abschaltet.
Allerdings empfängt die Regelungsvorrichtung 20 auch
Temperaturinformation von Temperatursensoren 50, 52 (9 und 32)
in dem Master-Heizgerät 16, und schaltet die Stromversorgung
in Reaktion auf erfasste Temperaturpegel in dem Master-Heizgerät 16 ein
und aus. Wenn die erfasste Temperatur in dem Master-Heizgerät 16 niedrig
ist, auf Grundlage von Einstellungen der Regelungsvorrichtung 20,
schaltet die Regelungsvorrichtung 20 die Stromversorgung
ab, und werden sowohl das Master-Heizgerät 16 als
auch die Slave-Heizgeräte 16' in der Zone zusammen
eingeschaltet. Entsprechend schaltet, wenn die in dem Master-Heizgerät 16 erfasste
Temperatur hoch ist, auf Grundlage von Einstellungen der Regelungsvorrichtung 20,
die Regelungsvorrichtung 20 die Stromversorgung ab, und
werden sowohl das Master-Heizgerät 16 als auch
die Slave-Heizgeräte 16' in der Zone zusammen
abgeschaltet.
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Elektrische
Energie wird der Regelungsvorrichtung 20 in 5 über
ein Stromversorgungskabel 26 des T-Typs zugeführt.
Das Stromversorgungskabel 26 des T-Typs sieht von außen
aus betrachtet ähnlich aus wie die Kabel 24 für
Slaves mit gesteuerter Stromzufuhr des T-Typs, aber weist zumindest
ein Paar Niederspannungssignalleitungen zusätzlich zu dem
Paar von Hochspannungs-Stromversorgungsleitungen auf, wie voranstehend
geschildert, wogegen die Kabel 24 für Slaves mit gesteuerter
Energiezufuhr des T-Typs das Paar von Hochspannungs-Stromversorgungsleitungen
zum Versorgen der Heizgerätelemente in den Slave-Heizgeräten 16' aufweisen,
jedoch nicht die Signalschaltungsleitungen für die voranstehend
geschilderte Vorwarn/Alarmschaltung.
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Das
Slave-Adapterkabel 22, das in 14 gezeigt
ist, wird, wie in den 5 bis 8 gezeigt, dazu
verwendet, eine Regelungsvorrichtung 20 an das Master-Heizgerät 16 und
an ein oder mehrere Slave-Heizgeräte 16' anzuschließen,
wie voranstehend erläutert wurde. Das Slave-Adapterkabel 22 besteht
aus zwei Kabelsegmenten, einem durch einen Master gesteuerten Stromversorgungskabelsegment 126 und
einem durch einen Slave gesteuerten Stromversorgungskabelsegment 128,
die zur Vereinfachung so bezeichnet werden, da sie gesteuerte (beispielsweise
ein- und ausgeschaltete) Energie von der Regelungsvorrichtung 20 zur
Verfügung stellen, im Gegensatz zu Netzstromenergie, für
die Regelungsvorrichtung 20. Ein Ende 127 des
durch den Master gesteuerten Stromversorgungskabelsegments 126 ist
an einem Eingangssteckverbinder 130 abgeschlossen, welcher
wie der Eingangssteckverbinder 64 bei dem Heizgerätekabel 62 (1 bis 9)
zumindest sechs Stifte aufweist, um mit zumindest zwei Hochspannungs-Stromversorgungsleitungen
fertig zu werden, um gesteuerten Wechselstrom dem Heizelement 32 zuzuführen,
sowie zwei Paare von Signalleitungen für die beiden Temperatursensoren 50, 52 (9)
in dem Master-Heizgerät 16 (5 bis 9).
Bei einigen Ausführungsformen können die Signalleitungen
auf niedriger Spannung liegen, wogegen bei anderen Ausführungsformen
zumindest eine der beiden Signalleitungen eine hohe Spannung aufweisen
kann, abhängig von der Art des Temperatursensors, der für
die Obergrenzensteuerung eingesetzt wird, wie dies nachstehend genauer erläutert
wird. Daher kann der Eingangssteckverbinder 130 dieselbe
Konfiguration aufweisen wie der Eingangssteckverbinder 64,
was die Option ermöglicht, ein Heizgerätekabel 62 direkt
an den Ausgangssteckverbinder 142 in der Steuerung 20 anzuschließen,
wie dies in den 1 bis 4 für
die einzelne, lokale Heizgerätsteuerkonfiguration 12 dargestellt
ist, oder das Heizgerätekabel 62 an eine Regelungsvorrichtung 20 über
einen Slave-Adapter 22 anzuschließen, wie dies
in den 5 bis 8 für
die Single-Point-Steuerkonfiguration 14 für eine
Zone gezeigt ist, welche Master- und Slave-Heizgeräte aufweist. Das
andere Ende 129 des durch einen Master gesteuerten Stromversorgungskabelsegments 126 ist an
einem gemeinsamen Ausgangssteckverbinder 132 abgeschlossen,
der wie der Ausgangssteckverbinder 142 auf der Regelungsvorrichtung 20 (3, 7, 20, 21)
ausgebildet ist, so dass er zu dem Eingangssteckverbinder 64 des
Heizgerätekabels 62 passt, was wiederum die Option
zur Verfügung stellt, das Heizgerät 26 direkt
an eine Regelungsvorrichtung 20 für die Steuerung
eines einzelnen Heizgerätes 16 anzuschließen,
oder an den Slave-Adapter 22 für eine Single-Point-Steuerkonfiguration 12.
Das Slave-Kabelsegment 128 des Slave-Adapters 22 weist
zwei Hochspannungs-Stromversorgungsleitungen zur Versorgung der
Slave-Heizgeräte 16 auf, jedoch keine Leitungen
für die Temperatursensoren 50, 52, wie
dies nachstehend genauer erläutert wird. Ein Ende 136 des
Slave-Kabelsegments 128 ist in dem gemeinsamen Steckdosensteckverbinder 132 abgeschlossen,
und das andere Ende 138 ist in einem Slave-Steckdosensteckverbinder 134 abgeschlossen.
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Wie
in dem schematischen Schaltbild in 15 für
das Slave-Adapterkabel 22 gezeigt, und wie voranstehend
erwähnt, weist das Master-Kabelsegment 126 zumindest
zwei Stromversorgungsleitungen 144, 146 auf, welche
Stifte 1, 5 des Eingangssteckverbinders 130 mit Stiften
1, 5 des Steckdosensteckverbinders 132 verbinden, um Hochspannungswechselstrom
den Heizgerätelementen 32 in dem Master-Heizgerät 16 zuzuführen
(1 bis 4 und 9). Das
Master-Kabelsegment 126 weist ebenfalls zwei Paare von
Signalleitungen auf, beispielsweise ein erstes Paar von Leitungen 148, 150 und
ein zweites Paar von Leitungen 152, 154, um die beiden
Temperatursensoren 50, 52 (9) in
dem Master-Heizgerät 16 mit der Single-Point-Regelungsvorrichtung 20 zu
verbinden (5 bis 8). Das Signalleitungspaar 148, 150 verbindet
Stifte 4, 8 des Eingangssteckverbinders 130 mit Stiften
4, 8 des Steckdosensteckverbinders 132, und das andere
Signalleitungspaar 152, 154 verbindet Stifte 3,
7 in dem Eingangssteckverbinder 130 mit Stiften 3, 7 in
dem Steckdosensteckverbinder 132. Wie voranstehend geschildert,
erlangt die Regelungsvorrichtung 20 bei der Single-Point-Steuerkonfiguration 14 (5 bis 8)
Temperaturinformation nur von dem Master-Heizgerät 16,
jedoch nicht von den Slave-Heizgeräten 16'. Daher
benötigt das Slave-Kabelsegment 128 des Slave-Kabeladapters 22 keine
Signalleitungen. Seine einzige Funktion besteht darin, gesteuerte
Hochspannungsenergie den Slave-Heizgeräten 16' zur
Verfügung zu stellen, so dass das Slave-Kabelsegment 128 zwei
Hochspannungs-Stromversorgungsleitungen 156, 158 aufweist,
wie in 11 gezeigt. Dadurch, dass keine
Signalleitungen in dem Slave-Kabelsegment 128 vorgesehen
sind, führt der Einsatz des Slave-Kabeladapters 22 automatisch
zur Isolierung der Temperatursensoren 50, 52 nachfolgender
Heizgeräte in einer Reihenschaltung, so dass sie als Slave-Heizgeräte 16' arbeiten.
Da keine Signalleitungen in dem Slave-Kabelsegment 128 vorhanden
sein müssen, kann weiterhin der Steckdosensteckverbinder 134 einfacher
sein, mit weniger Stiften als bei den Steckverbindern 130, 132.
Weiterhin verhindert dieser kleinere Steckdosensteckverbinder 134 mit
seiner unterschiedlichen Konfiguration einen fehlerhaften Anschluss
eines Stromversorgungskabels 26 oder eines abgeschlossenen
Stromversorgungskabels 106 an das Slave-Adapterkabel 22,
wodurch versehentlich die Temperatursensoren 50, 52 von
mehr als einem Heizgerät 16 an die Single-Point-Regelungsvorrichtung 20 angeschlossen werden
könnten. Selbstverständlich benötigt
der kleinere, anders konfigurierte Steckverbinder 134 auch einen
kleineren, dazu passenden Steckverbinder 172, 190 auf
nachfolgenden Slave-Heizgerätekabeln 24, 184,
was nachstehend genauer erläutert wird. Diese kleineren
Steckverbinder 172, 190 verhindern auch, dass
jene Slave-Kabelabschnitte 24, 184, welche keine
Signalleitungen aufweisen, versehentlich mit der Stromversorgungs/Signalvielfachleitung
verbunden werden, die wie voranstehend beschrieben Signalleitungen
aufweist.
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Wie
in 15 gezeigt, verbinden die Hochspannungs-Stromversorgungsleitungen 156, 158 des
Slave-Adapterkabels 22 Stifte 1, 5 der Steckverbinder 130, 132 mit
den Stiften 1, 3 des Steckdosensteckverbinders 134, so
dass Hochspannungsenergieversorgung, die von der Regelungsvorrichtung 20 (5 bis 8)
durch den Eingangssteckverbinder 130 zur Verfügung
gestellt wird, auch dem Steckdosensteckverbinder 132 für
das Master-Heizgerät 16 und dem Steckdosensteckverbinder 134 für
die Slave-Heizgeräte 16' zur Verfügung
gestellt wird. Wiederum bleiben die Stifte 2, 6 in den Steckverbindern 130, 132 unbenutzt,
und sorgen für Raum zwischen den Hochspannungsanschlüssen
und den Signalanschlüssen. Die Stifte 2, 4 in dem Steckdosensteckverbinder 134 werden
nicht benutzt.
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Das
Kabel 24 für einen Slave mit gesteuerter Stromversorgung
des T-Typs ist am deutlichsten in 16 dargestellt,
und sein schematisches Schaltbild ist in 17 gezeigt.
Dieses Kabel 24 mit gesteuerter Stromversorgung des T-Typs
weist zwei Vielfachleitungssegmente 160, 162 auf,
die vorzugsweise, jedoch nicht unbedingt erforderlich, schraubenförmig
gewunden und durch ein Band 164 zusammengehalten sind,
um eine ordentliche Konstruktion zu erzeugen und beizubehalten.
Da dieses Kabel 24 mit gesteuerter Stromversorgung des T-Typs
nur eine gesteuerte Hochspannungsstromzufuhr zu den Slave-Heizgeräten 16' (5 bis 8) zur
Verfügung stellt, wie voranstehend erläutert,
weisen dieses erste und zweite Slave-Vielfachleitungssegment 160 bzw. 162 Hochspannungs-Stromversorgungsleitungen 166, 168 auf,
müssen jedoch nicht irgendwelche Signalleitungen aufweisen.
Weiterhin führt, wenn keine Signalleitungen in dem Slave-Kabel 24 mit
gesteuerter Stromzufuhr des T-Typs vorgesehen sind, die Auswahl
und der Einsatz dieser Kabel 24 mit gesteuerter Stromzufuhr
zu den Slaves des Typs T, um gesteuert Wechselstrom einem Heizgerät
zuzuführen, anstatt eine Regelungsvorrichtung 20 direkt
an das Heizgerät anzuschließen, dazu, dass automatisch
die Temperatursensoren 50, 52 des Heizgerätes
isoliert werden, so dass das Heizgerät als ein Slave-Heizgerät 16' anstatt
als ein Master-Heizgerät 16 arbeitet. Da der Abzweig-Steckdosensteckverbinder 78 des
Stromversorgungskabels 26 des T-Typs, wie voranstehend
beschrieben, anders ausgebildet ist als der Abzweig-Steckdosensteckverbinder 170 des
Kabels 24 für einen Slave mit gesteuerter Stromversorgung
des T-Typs bei der beispielhaften, voranstehend beschriebenen Ausführungsform,
kann das Stromversorgungskabel 26 des T-Typs, welches Signalleitungen
aufweist, nicht an das Heizgerät angeschlossen werden.
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Ein
Ende jedes Vielfachleitungssegments 160, 162 des
Kabels 24 mit gesteuerter Stromversorgung eines Slaves
des T-Typs ist in einem gemeinsamen Abzweig-Steckdosensteckverbinder 170 abgeschlossen,
und das entgegengesetzte Ende des Eingangs-Vielfachleitungssegments 160 ist
in einem Eingangs- Reihenschaltungssteckverbinder 172 abgeschlossen,
wogegen das entgegengesetzte Ende des Slave-Steckdosen-Vielfachleitungssegments 162 in
einem Vielfachleitungssteckdosen-Slave-Reihenschaltungssteckverbinder 164 abgeschlossen
ist. Der Slave-Eingangs-Reihenschaltungssteckverbinder 172 ist
so ausgebildet, dass er zu dem Slave-Steckdosen-Reihenschaltungssteckverbinder 134 des
Slave-Adapterkabels 22 passt (5 bis 8 und 14).
Der Vielfachleitungssteckdosen-Slave-Reihenschaltungssteckverbinder 174 ist ebenso
ausgebildet wie der Reihenschaltungs-Steckdosensteckverbinder 134 des
Slave-Adapterkabels 22, so dass jedes Kabel 24 mit
gesteuerter Stromversorgung des T-Typs entweder an das Slave-Adapterkabel 22 oder
an ein anderes Kabel 24 mit gesteuerter Stromversorgung
des T-Typs angeschlossen werden kann.
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Der
gemeinsame Slave-Heizgerät-Steckdosensteckverbinder 170 ist
so ausgebildet, dass er zum Eingangssteckverbinder 164 des
Heizgerätkabels 62 passt, so dass er Hochspannungsenergie den
Slave-Heizgeräten 16' (5 bis 8)
zuführen kann. Obwohl der Kabelabschnitt 24 mit
gesteuerter Stromversorgung des T-Typs nicht irgendwelche Signalleitungen
aufweisen muss, weist daher der gemeinsame Slave-Abzweig-Steckdosensteckverbinder 170 dieselbe
Konfiguration auf wie der Steckdosensteckverbinder 132 des
Slave-Adapterkabels 22 und der Steckdosensteckverbinder 142 in
der Regelungsvorrichtung 20, so dass er zu dem Eingangssteckverbinder 64 des
Heizgerätes 16' passt. Wie in 17 gezeigt, verbinden die Hochspannungs-Stromversorgungsleitungen 176, 178 in
dem Slave-Eingangs-Vielfachleitungssegment 160 die Stifte
1, 3 des Eingangssteckverbinder 172 mit den Stiften 1,
5 des gemeinsamen Abzweig-Steckdosensteckverbinders 170,
was ebenso ist wie der Hochspannungs-Stromversorgungsanschluss an
die Stifte 1, 5 in dem Steckdosensteckverbinder 132 des
Slave-Adapterkabels 22. Die Hochspannungs-Stromversorgungsleitungen 176, 178 des
Eingangs-Vielfachleitungssegments 160 sind ebenfalls an
die Hochspannungs-Stromversorgungsleitungen 180, 182 des
Ausgangs-Vielfachleitungssegments 162 angeschlossen, um
Hochspannungsenergie an den Stiften 1, 3 des Ausgangs-Slave-Reihenschaltungssteckverbinders 174 zur
Verfügung zu stellen. Wie in 17 gezeigt,
gibt es zahlreiche unbenutzte Stifte 2–4 und 6–8
in dem Abzweig-Steckdosensteckverbinder 170, jedoch wird
infolge der Tatsache, dass keine Signalleitungen an die Stifte 3,
7 und 4, 8 angeschlossen ist, eine Isolierung der Temperatursensoren 50, 52 in
dem Rohrheizgerät 16' hervorgerufen, und wird
verhindert, dass sie an die Regelungsvorrichtung 20 angeschlossen
werden, wodurch das Heizgerät als ein Slave-Heizgerät 16' arbeitet.
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Aus
der Beschreibung sollte daher deutlich geworden sein, dass dieselben
Heizgeräte folgendermaßen eingesetzt werden können:
entweder als (i) einzeln gesteuerte Heizgeräte 16 in
einer individuellen, lokalen Heizgerätsteuerkonfiguration;
(ii) als ein Master-Heizgerät 16 bei einer Single-Point-Heizgerätsteuerkonfiguration;
oder (iii) als ein Slave-Heizgerät 16' in einer
Single-Point-Steuerkonfiguration. Keine Modifizierung oder Änderung
ist entweder bei der Regelungsvorrichtung 20 oder dem Heizgerät 16 erforderlich,
um diese Auswahl zu treffen, oder diese Funktionen zu implementieren.
Die gewünschte Funktion des Heizgerätes – einzeln
gesteuert, Master, oder Slave – wird nur dadurch implementiert, dass
folgende Auswahl getroffen wird: (i) direktes Anschließen
des Heizgerätes an eine Regelungsvorrichtung 20 für
ein individuell gesteuertes Heizgerät 16; (ii)
Anschluss des Heizgerätes an die Regelungsvorrichtung 20 über
einen Slave-Adapter, beispielsweise ein Slave-Adapterkabel 22,
für ein Master-Heizgerät 16; oder (iii)
Anschluss des Heizgerätes an eine Regelungsvorrichtung 20 über
einen Kabelabschnitt 24 für gesteuerte Stromzufuhr
zu einem Slave-Heizgerät für ein Slave-Heizgerät 16'.
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Die
Auswahl eines Heizgerätes so, dass es als ein Slave-Heizgerät 16' arbeitet,
kann auch bei dem letzten Slave-Heizgerät 16' in
einer Zone von Heizgeräten bei einer Single-Point-Heizgerätsteuerkonfiguration
durchgeführt werden, durch Verwendung eines abgeschlossenen
Kabels 184 für gesteuerte Stromversorgung, wie
dies am deutlichsten aus 18 hervorgeht,
wobei das schematische Schaltbild in 19 dargestellt
ist. Im Wesentlichen ist das abgeschlossene Kabel 184 mit
gesteuerter Stromversorgung so ausgebildet wie das Eingangs-Vielfachleitungssegment 160 des
Kabels 24 mit gesteuerter Stromzufuhr des T-Typs (16). Es muss nur zwei Hochspannungs-Stromversorgungsleitungen 186, 188 aufweisen,
einen Eingangssteckverbinder 190, der ebenso ausgebildet
ist wie der Eingangssteckverbinder 172 bei dem Kabel 24 mit
gesteuerter Stromversorgung des T-Typs, und einen Steckdosensteckverbinder 192,
welcher dieselbe Konfiguration aufweist wie der Steckdosensteckverbinder 170 des
Kabels 24 mit gesteuerter Energieversorgung des T-Typs.
Die Hochspannungs-Stromversorgungsleitungen 186, 188 verbinden
die Stifte 1, 3 in dem Eingangssteckverbinder 190 mit den
Stiften 1, 5 in dem Steckdosensteckverbinder 192. Im Gebrauch
ist der Steckdosensteckverbinder 192 an den Eingangssteckverbinder 64 auf
dem Heizgerät (9) angeschlossen, was dazu
führt, dass ein Slave-Heizgerät 16' ausgebildet
wird, da keine Signalleitungen an die Stifte 3, 7 und 4, 8 des Steckdosensteckverbinders 192 angeschlossen
sind, wodurch die Temperatursensoren 50, 52 in
dem Heizgerät (9) isoliert werden, wie voranstehend
erläutert. Der Eingangssteckverbinder 190 kann
an den Steckdosensteckverbinder 134 des Slave-Adapterkabels 22 (5 bis 8 und 14)
angeschlossen sein, wenn nur ein Slave-Heizgerät 16' vorgesehen
ist, oder an einen Anschluss oder Steckverbinder 174 des
Kabels 24 mit gesteuerter Stromzufuhr des T-Typs, falls
das Heizgerät 16' das letzte in einer Gruppe von
mehreren Slave-Heizgeräten 16' ist.
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Die
Regelungsvorrichtung 20 ist modular ausgebildet, so dass
sie in einer einfacheren Anordnung mit in der Fabrik voreingestellten
Parametern eingesetzt werden kann, oder falls gewünscht
erweitert werden kann, um weitere Benutzerschnittstellen- und Einstellparameteroptionen
zu ermöglichen. Wie am deutlichsten aus den 20 bis 23 hervorgeht,
weist die Steuerung 20 ein Basismodul 200 auf, welches
Schaltungsbestandteile aufweist, die für die grundlegenden
Funktionen der Regelungsvorrichtung 20 mit in der Fabrik
voreingestellten Parametern benötigt werden, einschließlich,
jedoch nicht darauf eingeschränkt: (i) Überwachung
der Temperatursensoren 50, 52 in dem Heizgerät 16 (9);
(ii) Ein- und Ausschalten der Hochspannungsstromversorgung für
die Heizelemente 32 in Abhängigkeit von in der
Fabrik voreingestellten Temperaturparametern und einer Hysterese;
(iii) Abschalten der Hochspannungsstromversorgung im Falle eines
Ereignisses mit zu hohem Strom in Abhängigkeit von einer
in der Fabrik voreingestellten oberen Temperaturgrenze; (iv) Auslösen
eines Alarmsignals für eine Fernüberwachungsstation,
falls der Hochspannungswechselstrom infolge eines Hochtemperaturereignisses
abgeschaltet ist; und (v) Anzeige verschiedener Statusanzeigen,
beispielsweise für eine niedrige Temperatur, eine hohe
Temperatur, für eine Hochspannungsstromversorgung im Bereich
für das Heizgerät oder die Heizgeräte
im Einschalt- oder Ausschaltzustand, und für die Abschaltung
der Hochspannungsstromversorgung infolge eines Hochtemperaturereignisses.
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Zusätzliche
Funktionsweisen und Benutzerschnittstellenfähigkeiten,
beispielsweise erneut einstellbare Parameter, Datenkommunikation,
Systemüberwachung, die Fähigkeit zur alphanumerischen Sichtanzeige,
und andere, können zusätzlich bei der Regelungsvorrichtung 20 vorgesehen
werden, durch Anbringung eines Erweiterungsmoduls 202 an
dem Basismodul 200, wie in den 21 und 22 sowie
in den 2, 3, 6 und 7 gezeigt
ist. Das in den 21 und 22 gezeigte
Beispiel für ein Erweiterungsmodul 202 weist eine
Schaltung (nicht in den 21 und 22 gezeigt)
auf, welche Benutzereingaben entweder von Eingängen des
Erweiterungsmoduls 202 selbst oder von einem entfernten
Ort verarbeitet, über die Kommunikationsbestandteile oder
andere Kommunikationsimplementierungen, wie nachstehend erläutert.
Es steht auch in Kommunikation mit der Prozesssteuerung und, bei einigen
Ausführungsformen, mit Hochtemperaturgrenzsteuerschaltungen 296, 298 (29) in dem Basismodul 200, um einige
oder sämtliche Funktionen des Basismoduls 200 zu
betrachten, einzustellen, rückzusetzen und zu überwachen,
abhängig von dem Ausmaß der Einstellbarkeit, das
in das Basismodul 200 eingebaut ist, und von dem Niveau
an Fähigkeiten, die in ein bestimmtes Erweiterungsmodul 202 eingebaut
sind. Wie in 21 gezeigt, weist das Erweiterungsmodul 202 eine
alphanumerische Anzeige 204 auf, die durch einen transparenten
Vorderoberflächenabschnitt 206 eines Gehäuses 208 sichtbar ist,
Benutzereingabeknöpfe 210, 212, 214 und
Status-LED-Anzeigeknoten 216, 218, 220,
die sämtlich nachstehend genauer erläutert werden.
Das Erweiterungsmodul 202 kann auch Datenleitungskommunikationsports 222, 244 aufweisen,
zur Übertragung und zum Empfang von Daten zu und von einer
entfernten Station und/oder zu und von einer anderen Regelungsvorrichtung 20 in
einem Reihenschaltungssystem. Weiterhin wird darauf hingewiesen, dass
unterschiedliche Erweiterungsmodule 200 auch mit mehr oder
weniger als diesen Merkmalen ausgebildet sein können, so
dass Benutzer spezielle Erweiterungsmodule auswählen und
installieren können, mit einem speziellen Umfang von Fähigkeiten
und Merkmalen, abhängig davon, was sie bei ihren speziellen
Heizgerätsteuersystemen wünschen oder benötigen.
Weiterhin können Drahtloskommunikationsbestandteile, beispielsweise
Implementierungen und Bestandteile für Infrarot-, Radiofrequenz-,
oder andere Drahtloskommunikationsvorgänge und Bestandteile
für derartige Implementierungen (nicht dargestellt) ebenfalls
in dem Erweiterungsmodul vorgesehen sein, falls dies gewünscht
ist, wie Fachleute auf diesem Gebiet wissen. Daher sind die Ports
und Bestandteile für die Kommunikation, die in den Zeichnungen
dargestellt sind, Beispiele und stellen keine exklusiven oder einschränkenden
Ausführungsformen dar.
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Das
Erweiterungsmodul 202 wird sehr einfach an dem Basismodul 200 angebracht,
wie am deutlichsten aus den 21 und 22 hervorgeht, einfach
durch Ausrichten von beispielsweise drei Verriegelungsansätzen 222, 224, 226,
die von der Rückseite 234 des Erweiterungsmoduls 202 vorstehen,
mit mehreren, beispielsweise drei, entsprechenden oder angepassten
Verriegelungslöchern 228, 230, 232 in
dem vorderen Feld 288 des Basismoduls 200, und
durch dessen Einschnappen an seinem Ort. Es kann ebenso einfach
entfernt werden, einfach durch Ziehen des Erweiterungsmoduls 202 weg
von dem Basismodul 200.
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Die
Leiterplatte in dem Basismodul 20 weist eine Gruppe elektrischer
Kontakte auf, beispielsweise die Anschlussflächen von Kontakten 236,
oder jede andere geeignete Steckeraufnahme, und mehrere, beispielsweise
drei, LEDs 240, 242, 244 in der Nähe
einer Öffnung 246 in dem vorderen Feld 238. Eine
entsprechend ausgerichtete und dazu passende Kontaktbaugruppe 248,
oder ein geeigneter Stecker, steht gegenüber einer Leiterplatte
in dem Erweiterungsmodul 202 durch das hintere Feld 256 vor, welches
dann, wenn das Erweiterungsmodul 202 an seinen Ort auf
dem Basismodul 200 eingeschnappt ist, durch die Öffnung 246 vorsteht,
und in Kontakt mit dazu passenden elektrischen Kontakten auf der
Kontaktanschlussfläche 236 oder in der Steckeraufnahme
(nicht dargestellt) in dem Basismodul 200 versetzt wird,
damit das Erweiterungsmodul 202 elektrisch mit dem Basismodul 200 verbunden
wird, um Stromversorgung zu empfangen, und für die Datenkommunikation.
Weiterhin sind mehrere, beispielsweise drei, transparente oder zumindest
lichtdurchlässige Bossen oder Wellenleiter 250, 252, 254 vorgesehen,
die in der Leiterplatte in dem Erweiterungsmodul 202 angebracht
sind, und mit den Anzeigeknoten 216, 218, 220 auf
der vorderen Oberfläche 206 ausgerichtet sind
und sich von dieser aus erstrecken, damit das hintere Feld 256 zum
Basismodul 200 hin vorsteht. Diese vorstehenden Bossen 250, 252, 254 sind
mit den LEDs 240, 242, 244 in dem Basismodul 200 ausgerichtet,
so dass dann, wenn das Erweiterungsmodul 202 an seinem
Ort auf dem Basismodul eingeschnappt ist, die Bossen 250, 252, 254 in
der Nähe der LEDs 240, 242, 244 vorgesehen
sind, so dass sie Licht von den LEDs 240, 242, 244 an
die Anzeigeknoten 216, 218, 220 auf der
vorderen Oberfläche 206 übertragen.
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Wenn
das Basismodul 200 allein betrieben wird, ohne das Erweiterungsmodul 202,
ist eine Staubabdeckung 258 so vorgesehen, dass sie in
ihren Ort auf dem Basismodul 202 einschnappt, anstelle
des Erweiterungsmoduls 200, wie am besten aus 23 hervorgeht, um zu verhindern, dass Staub und Fremdkörper
in das Basismodul 200 durch die Öffnung 246 eindringen.
Die Staubabdeckung weist ebenfalls Verriegelungsansätze ähnlich
jenen bei dem Erweiterungsmodul 202 auf, die mit den Verriegelungslöchern 228, 230, 232 ausgerichtet
sind und in diese einschnappen, um die Staubabdeckung 258 an
ihrem Ort auf dem Basismodul 200 zu halten. Die Staubabdeckung 258 weist
drei Bossen 260, 262, 264 ähnlich
den Bossen 250, 252, 254 auf, die aber kürzer
ausgebildet sind, und sich von der Vorderseite der Staubabdeckung 258 in
das Loch 246 zu den LEDs 240, 242, 244 erstrecken,
so dass sie Licht von den LEDs zur Vorderseite der Staubabdeckung
für Statusanzeigen übertragen.
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Selbstverständlich
können mehr oder weniger LED-Statusanzeigen bei entweder
der Erweiterungsmodulanzeige oder der Staubabdeckungsanzeige vorhanden
sein. Die drei LED-Statusanzeigen 216, 218, 220 auf
dem Erweiterungsmodul 202 und die drei LED-Statusanzeigen 260, 262, 264 auf
der Staubabdeckung 258 bei der hier geschilderten beispielhaften
Ausführungsform können beispielsweise eine "Vorwarnung/Alarmvorrichtung"
sein, wenn die Regelungsvorrichtung 20 einen Zustand feststellt, der
beachtet werden muss, beispielsweise dass ein Heizgerät
nicht arbeitet, so dass die erfasste Temperatur, beispielsweise
durch den Prozesstemperatursensor 52, zu hoch oder zu niedrig
ist, eine Betriebsart "im Bereich", um anzuzeigen, dass sich die
Temperatur des Heizgerätes in dem voreingestellten, gewünschten
Betriebsbereich befindet, oder eine "Ausgabebetriebsart", welche
zeigt, dass die gesteuerte Wechselstromenergie zum Heizgerät
eingeschaltet ist, also zum Heizgerät abgegeben wird.
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Wie
voranstehend geschildert, kann das Erweiterungsmodul 202 so
ausgerüstet oder programmiert sein, dass es mehr oder weniger
der Funktionsweisen, Fähigkeiten und/oder Merkmale zur
Verfügung stellt, die hier beschrieben werden. Weiterhin können
einige Erweiterungsmodule 202 mit mehr oder weniger dieser
Funktionen, Fähigkeiten, und/oder Merkmale versehen sein
als andere Erweiterungsmodule 202. Weiterhin kann eines
der Erweiterungsmodule 202 von einer Basiseinheit 200 zu
einem anderen Basismodul 200 bewegt werden, um Parameter
in der ersten Regelungsvorrichtung zu überprüfen
und/oder zurückzustellen, und dann Parameter in dem zweiten
und/oder jeder Anzahl zusätzlicher Basismodule 200 zu überprüfen
und/oder zurückzustellen. Daher kann, falls gewünscht,
ein einzelnes Erweiterungsmodul 202 je nach Wunsch bei
einem oder mehreren Basismodulen 200 eingesetzt werden.
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Damit
die Regelungsvorrichtung 20 und die zugehörige
Verdrahtung weg von heißen Heizgeräten gehalten
wird, wodurch ihre Elektronikbauteile beschädigt werden
könnten, und um ein ordentliches, Reihenschaltungsverbindungslayout
aufrechtzuerhalten, ist die Regelungsvorrichtung 20 mit
einer bequemen Wandmontagestütze 270 und einem
zugehörigen Verriegelungssockel 272 in dem hinteren Feld 274 versehen,
wie am deutlichsten aus den 24 bis 26 hervorgeht.
Die Stütze 270 weist mehrere in Radialrichtung
verlaufende Ösen 276 auf, die solche Abmessungen
aufweisen, dass sie durch angepasste, in Radialrichtung verlaufende
Schlitze 278 zwischen benachbarten Sektorplatten 280 in
der Buchse 272 hindurchgleiten. Wenn die Regelungsvorrichtung 20 gedreht
wird, werden dann die Ösen 276 unter den Sektorplattenführungen 280 festgehalten,
so dass die Stütze 270 nicht von der Buchse 272 abgezogen
werden kann. Mehrere Verstärkungsplattenführungen 282 auf
der Stütze, die in Radialrichtung zwischen die Ösen 276 zurückgenommen
sind, berühren die Sektorplattenführungen 280,
wenn die Stütze 270 in die Buchse 272 eingeführt
wird, so dass dann, wenn die Regelungsvorrichtung 20 um
eine Achse 284 der Buchse 272 gedreht wird, die
Sektorplattenführungen 280 zwischen den Ösen 276 und den
Verstärkungsplattenführungen 282 festgehalten werden,
um die Stütze 270 fest und sicher in der Buchse 272 zu
haltern.
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Im
Gebrauch kann die Wandstütze 270 an einer Wand
oder einer anderen Anordnung (nicht dargestellt) durch Schrauben
oder andere Befestigungsmittel (nicht dargestellt) durch die Löcher 286 in
dem Querteil 288 befestigt werden. Alternativ kann die Stütze 270 an
einem Gegenstand, beispielsweise einem Heizgerät 16,
durch einen Riemen, einen Draht, ein Band, oder ein anderes Material
(nicht gezeigt) befestigt werden, das um das Querteil 288 und
um den Gegenstand herumgeschlungen wird. Die Regelungsvorrichtung 20 ist
dann in der Nähe der Stütze 270 angeordnet,
in Axialrichtung mit der Stütze 270 auf der Achse 284 ausgerichtet,
und in Axialrichtung zur Stütze 270 mit Druck
beaufschlagt, damit die Ösen 276 durch Schlitze 278 in
der Buchse 272 hindurchgehen. Die Regelungsvorrichtung 20 wird
dann um die Achse 284 gedreht, um die Regelungsvorrichtung 20 an
ihrem Ort auf der Stütze 270 zu verriegeln, wie
in 24 gezeigt ist. Die Regelungsvorrichtung 20 kann
einfach durch entgegengesetzte Reihenfolge dieser Schritte von der
Stütze 270 entfernt werden.
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Die
Funktionen und die Steuerlogik bei einer Ausführungsform
können unter Bezugnahme hauptsächlich auf die
schematischen Schaltbilder in den 28 bis 31 im
Zusammenhang mit dem Betriebsablaufdiagramm in 32 beschrieben werden. Das schematische Schaltbild
in 28 zeigt das Mehrfachheizgerät-Steuersystem 10 gemäß der vorliegenden Erfindung
in einer Single-Point-Heizgerätsteuerkonfiguration 14,
wie in den 5 bis 8 gezeigt
und voranstehend beschrieben. Zusammenfassend ist das Master-Heizgerät 16 an
die Regelungsvorrichtung 20 über ein Slave-Adapterkabel 22 zum
Basismodul 200 der Regelungsvorrichtung 20 angeschlossen.
Die Regelungsvorrichtung 20 ist an eine Hochspannungsstromversorgungsquelle,
beispielsweise eine Wechselstromversorgung, durch das Stromversorgungskabel 26 des
T-Typs angeschlossen, das mit der Regelungsvorrichtung 20 verbunden
ist. Die Hochspannungsenergie wird der Regelungsvorrichtung 20 durch
die Hochspannungsleitungen 86, 88 in dem Stromversorgungskabel 26 des T-Typs
geliefert, und wird in der Regelungsvorrichtung 20 durch
Hochspannungsleiter 290, 292 repräsentiert.
In der Regelungsvorrichtung 20 wird die Hochspannungsenergie
durch eine Gleichspannungsstromversorgung 294 abgegriffen,
welche Niederspannungsgleichstrom an den Prozesssteuerchip 296 liefert,
an einen Obergrenzensteuerchip 298 bei der in den 28 bis 31 gezeigten
Ausführungsform, und an die Kontaktanschlussfläche 236 oder eine
Steckeraufnahme (nicht gezeigt), wo sie für das Erweiterungsmodul 202 verfügbar
ist, wenn das Erweiterungsmodul 202 vorgesehen ist. Die
gesteuerte Hochspannungsenergie wird auch dem Steckdosensteckverbinder 142 zugeführt,
wo sie für Heizgeräte 16, 16' über
das Slave-Adapterkabel 22, das Stromversorgungskabel 24 für
gesteuerte Energiezufuhr zu einem Slave des T-Typs, und das Kabel 84 für
gesteuerte Stromversorgung zum Abschluss eines Slaves verfügbar
ist. In dem Master-Heizgerät 16 und den Slave-Heizgeräten 16' wird
die gesteuerte Hochspannungsenergie von Leitern 290, 292 in
der Regelungsvorrichtung zu den Heizgerätelementen 32 durch
die Hochspannungsleitungen 42, 44 geleitet.
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Bei
der beispielhaften Ausführungsform der Regelungsvorrichtung 20,
die in den schematischen Schaltbildern der 28 bis 31 gezeigt
ist, ist die Obergrenzensteuerschaltung 298 so dargestellt, dass
sie eine digitale Logikschaltung aufweist, beispielsweise einen
Mikroprozessor, die so programmiert werden kann, dass sie die Obergrenzenabschneidefunktionen
ausführt. Bei einer derartigen Obergrenzensteuerschaltung
mit digitaler Logik ist ein Hochspannungsleiter 292 direkt
zu dem Steckdosensteckverbinder 142 geführt, von
wo aus er direkt an die Hochspannungsleitung 44 in jedem
Heizgerät 16, 16' angeschlossen ist.
Allerdings ist der andere Hochspannungsleiter 290 über
zwei Schaltgeräte 300, 302 geführt.
Das erste Schaltgerät 300 befindet sich vor dem
zweiten Schaltgerät 302 und wird durch einen Mikroprozessor
oder eine andere Logikschaltung in der Obergrenzensteuerschaltung 198 gesteuert,
um die Hochspannungsversorgung zu allen Teilen hinter dem ersten
Schaltgerät 300 zu unterbrechen und abzuschalten,
einschließlich sämtlicher Heizgeräte 16, 16' und
des zweiten Schaltgeräts 300. Wenn die Obergrenzensteuerung 298 den
ersten Schalter 300 öffnet, beispielsweise wegen
des Auftretens einer zu hohen Temperatur, kann nichts stromaufwärts
des ersten Relaisschalters arbeiten, bis der erste Schalter 300 zurückgesetzt
wurde. In der vorliegenden Beschreibung bezeichnet "stromaufwärts"
und "vor" jene Seite, Richtung, oder relative Position, aus welcher
die Elektrizität kommt, beispielsweise von der Wechselstromquelle.
Komplementär hierzu bezeichnet "stromabwärts"
oder "an der Rückseite" oder "hinter" jene Seite, Richtung, oder
relative Position weg von der Quelle, beispielsweise die Richtung,
in welcher sich die Energie von einem Bestandteil entfernt, usw.
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Der
erste Hochspannungsleistungsschalter 300 ist vorzugsweise,
jedoch nicht unbedingt, ein mechanisches Relais, das normalerweise
geöffnet ist, so dass Energie (Strom durch die Relaiswicklung) benötigt
wird, um es zu schließen. Sobald der Leistungsschalter
(Relais) 300 geöffnet ist, ist es vorzuziehen,
jedoch unbedingt erforderlich, dass der Leistungsschalter 300 nicht
ohne einen Eingriff einer Bedienungsperson oder eines Benutzers
zurückgesetzt (geschlossen) werden kann. Anders ausgedrückt setzt
sich der Relaisschalter 300 nicht automatisch zurück
oder schließt, wenn die Temperatur am Heizgerät
abnimmt. Stattdessen muss eine Bedienungsperson oder ein Benutzer
aktiv etwas vornehmen, um den Relaisschalter 300 zurückzusetzen
(zu schließen), um die Regelungsvorrichtung 20 erneut
in Gang zu setzen, damit diese den Heizgeräten gesteuerte
Energie zuführt. Ein mechanischer Relaisschalter wird vorgezogen,
obwohl dies nicht unbedingt erforderlich ist, als Obergrenzenschalter 300, da
ein Festkörperschalter, beispielsweise ein Triac, einen
höheren Widerstand aufweist, und daher mehr unerwünschte
Wärme erzeugen würde, was zu einem unerwünschten
Energieverlust führen würde.
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Ein
herkömmliches Verriegelungsrelaisgerät könnte
die voranstehend geschilderten Funktionen ausführen, jedoch
sind herkömmliche Verriegelungsrelaisgeräte, die
bei diesen Arten von Heizgerätsteueranwendungen verwendet
werden könnten, große, voluminöse Geräte,
die eine zweite Wicklung und beträchtliche Energie für
den Betrieb benötigen. Daher enthält eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung eine Obergrenzensteuerschaltung 298,
die so ausgebildet ist, dass sie ein übliches, normalerweise offenes,
mechanisches Relais dazu veranlasst, offen zu bleiben, selbst nachdem
die Heizgerättemperatur unter die Temperaturobergrenze
abgesunken ist, bis zu einem Eingriff durch eine Bedienungsperson
oder einen Benutzer. In der vorliegenden Beschreibung finden sich
verschiedene Beispiele für Obergrenzensteuerschaltungen 298,
eine digitale und zwei analoge, die es einem üblichen,
normalerweise offenen, mechanischen Relaisschalter ermöglichen,
auf diese Art und Weise in dem Heizgerätsteuersystem 10 zu arbeiten.
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Ein üblicher,
normalerweise offener, mechanischer Relaisschalter ist ein Relaisschalter
mit zumindest einer Gruppe elektrischer Kontakte, die durch eine
Feder zu einer offenen Betriebsart oder Position vorgespannt sind,
und mit einer Wicklung, die bei Energieversorgung ein Magnetfeld
oder eine Vorspannung erzeugt, welche stärker ist als die
Federvorspannung, um die Kontakte zu schließen. Wenn die
Stromversorgung zur Wicklung abgeschaltet wird, so dass kein Strom
oder kein ausreichender Strom durch die Wicklung fließt,
um ein ausreichend starkes elektromagnetisches Feld oder eine Vorspannung
zur Überwindung der Federvorspannung zu erzeugen, dann öffnet
die Federvorspannung erneut die Kontakte.
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Ein
Beispiel für eine Obergrenzensteuerschaltung 198 zum
Steuern des Mechanikrelaisobergrenzenschalters 300, damit
dieser wie voranstehend geschildert arbeitet, umfasst einen Digitallogik-Mikroprozessor
oder eine andere Logikschaltung, wie dies schematisch in dem schematischen
Schaltbild der Regelungsvorrichtung 20 in den 28 bis 31 gezeigt
ist. Bei diesem Beispiel ist der Mikroprozessor oder eine andere
Digitallogikschaltung der Obergrenzenschaltung 298 so programmiert,
beim Ingangsetzen, dass er eine Gruppe von Ingangsetzungslogikschritten
durchläuft, welche umfassen: (i) Vergleichen der Temperatur,
die von dem ersten Temperatursensor 52 (Obergrenze) erfasst
wird, mit einer voreingestellten Obertemperaturgrenze, und (ii) falls
die erfasste Temperatur nicht gleich der voreingestellten Temperaturobergrenze
ist oder diese überschreitet, Erzeugen eines Signals zum
Schließen des normalerweise offenen Relaisschalters 300.
Beispielsweise, wobei dies jedoch nicht einschränkend zu
verstehen ist, kann das Signal an das Gate eines Niederspannungs-Festkörperschalters
angelegt werden, beispielsweise eines Transistors (nicht gezeigt), um
einen Fluss eines Niederspannungsgleichstroms durch die Wicklung
des mechanischen Relaisschalters 300 fließen zu
lassen, damit dieser zum Schließen veranlasst wird. Wenn
die erfasste Temperatur gleich der voreingestellten Temperaturobergrenze
ist oder diese überschreitet, erzeugt die Ingangsetzungslogik
nicht das Signal, das den Relaisleitungsschalter 300 zum
Schließen veranlassen würde. Bei einer beispielhaften
Implementierung muss daher, wenn der Relaisleistungsschalter 300 nicht
geschlossen ist, die Gleichstromenergie, welche die Obergrenzensteuerschaltung
versorgt, abgeschaltet und dann erneut eingeschaltet werden, damit
ein Durchlauf durch die Neuingangsetzung- oder Neustartlogik erfolgt,
wenn die erfasste Temperatur nicht die voreingestellte Temperaturobergrenze überschreitet, damit
der Relaisleistungsschalter 300 geschlossen wird, nachdem
er geöffnet wurde. Ein derartiges Abschalten oder Entfernen
von Gleichspannungsenergie für die Obergrenzensteuerschaltung 298 kann
auf eine Anzahl von Arten und Weisen erzielt werden. Beispielsweise
kann, obwohl dies nicht einschränkend zu verstehen ist,
da die Gleichspannungsstromversorgung 294, welche Gleichstromenergie
zum Betreiben der Obergrenzensteuerschaltung 298 bei der beispielhaften
Implementierung in 8 zur Verfügung stellt,
einen Abgriff zur Wechselstromenergie in den Wechselstromversorgungsleitungen 290, 292 aufweist,
das Entfernen der Gleichspannungsenergie von der Obergrenzensteuerschaltung 298 einfach dadurch
erzielt werden, dass die Regelungsvorrichtung 20 von der
Wechselstromenergie ausgesteckt oder unterbrochen wird, wodurch
auch die Stromversorgung zur Gleichspannungsenergieversorgung 294 unterbrochen
wird, und hierdurch die Energie von der Obergrenzensteuerschaltung 298 abgetrennt wird.
Dann führt das erneute Anschließen der Regelungsvorrichtung 20 an
die Wechselspannungsenergie zur erneuten Energieversorgung der Obergrenzensteuerschaltung 298,
wodurch sie veranlasst wird, erneut in Gang gesetzt zu werden und
ihre Ingangsetzungslogik erneut zu durchlaufen, was den Relaisleistungsschalter
schließt, wenn die Ingangsetzungslogik feststellt, dass
die erfasste Temperatur nicht gleich der voreingestellten Temperaturobergrenze
ist oder diese überschreitet, wie voranstehend erläutert.
Selbstverständlich könnten noch andere Arten und
Weisen des Ein- und Ausschaltens der Gleichstromversorgung zur Obergrenzensteuerschaltung 298 vorgesehen
sein, beispielsweise ein von Hand betätigter Schalter (nicht
gezeigt) vor der Gleichstromversorgung 294 oder zwischen
der Gleichstromversorgung 294 und der Obergrenzensteuerschaltung 298.
Eine geeignete Logikschaltung für die Obergrenzensteuerschaltung 298 kann
beispielsweise einen ATmega168-Mikroprozessor aufweisen, hergestellt
von der Amtel Corporation, San Jose, Kalifornien, obwohl andere
Chips mit integrierten Schaltungen, die so programmiert werden können,
dass sie die geschilderten Funktionen durchführen, im Handel
leicht erhältlich und Fachleuten auf diesem Gebiet wohlbekannt
sind.
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Wiederum
besteht ein Zweck dieser beispielhaften Implementierung darin, dass
eine Bedienungsperson oder ein Benutzer aktiv eingreifen muss, um
ein Heizgerät erneut in Gang zu setzen, das durch die Obergrenzensteuerschaltung 298 abgeschaltet
wurde, und hierdurch es wahrscheinlicher zu machen, dass die Bedienungsperson
oder der Benutzer die Ursache der Obergrenzenabschaltung des Heizgerätes überprüft,
bevor es erneut eingeschaltet wird, und unbeachtet bleibt. Gleichzeitig
vermeidet die Verwendung des mechanischen Relaisschalters 300,
der auf die voranstehend geschilderte Weise gesteuert wird, also
zum Öffnen und Abschalten der Wechselstromversorgung zum
Heizgerät auf verlässliche Art und Weise an einer
vorbestimmten Temperaturobergrenze oder in deren Nähe,
wobei er dann erneut durch einen einfachen Bedienungspersoneingriff
schließbar ist, die Nachteile einer thermischen Sicherung
in dem Heizgerät, die entweder ersetzt werden muss, oder
dazu führt, dass das Heizgerät nicht nutzbar ist.
Hierdurch werden auch die Nachteile eines herkömmlichen
Verriegelungsrelais vermieden, infolge von dessen Größe
und Volumen und dessen Energieverbrauch, und werden die Nachteile eines
Festkörperschalters vermieden, nämlich Widerstand,
Erzeugung von Wärme, und Energieverbrauch. Weiterhin ist
bei der voranstehend geschilderten, digitalen Implementierung die
Temperaturobergrenze oder der Parameter einstellbar, was zusätzliche
Optionen und Flexibilität für Benutzer zur Verfügung
stellt.
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Wie
Fachleute auf diesem Gebiet wissen, gibt es nur einen geringen,
falls überhaupt, Unterschied zwischen einem Logikschritt,
der eine Aktion hervorruft, wenn ein Parameter "größer
oder gleich" einem Wert oder nur "größer als"
der Wert ist, mit Ausnahme des speziellen Logikbefehls, den der
Programmierer zum Einsatz auswählt. Entsprechend gibt es
nur einen geringen, falls überhaupt, wesentlichen Unterschied
zwischen einem Logikschritt, der eine Aktion hervorruft, wenn ein
Parameter "kleiner oder gleich" einen Wert oder nur "kleiner als"
der Wert ist. Anders ausgedrückt, wenn beispielsweise der
Logikschritt der Obergrenzenschaltung so beschrieben oder beansprucht
wird, dass er ein Signal zum Öffnen des Relais 300 erzeugt,
wenn die erfasste Temperatur größer oder gleich
einem vorbestimmten Temperaturobergrenzenparameter ist, wird dies äquivalent
zur Erzeugung eines Signals zum Öffnen des Relais 300 angesehen,
wenn die erfasste Temperatur den Temperaturobergrenzenparameter überschreitet,
also größer ist als dieser. Daher wird, falls nicht
ausdrücklich anders angegeben, größer
gleich als äquivalent zu größer und umgekehrt
angesehen, und wird kleiner gleich als äquivalent zu kleiner
angesehen und umgekehrt.
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Solange
die Temperatur in dem Master-Heizgerät 16 unterhalb
der Temperaturobergrenze bleibt, die in der Obergrenzensteuerung 298 eingestellt
ist, bleibt der erste Schalter geschlossen, und werden die Heizgeräte 16, 16 durch
die Prozesssteuerung 296 in der Regelungsvorrichtung 20 gesteuert,
auf Grundlage von Temperatursignalen von dem zweiten Temperatursensor 52 in
dem Master-Heizgerät 16, der beispielsweise ein
Thermoelement oder ein Thermistor sein kann. Wie in 28 gezeigt, werden die Signale von dem zweiten
Temperatursensor 52 durch die Niederspannungsleitungen 58, 60 in
dem Heizgerät 16 und durch ein Niederspannungsleitungspaar durch
das Slave-Adapterkabel 22 (15)
einem Verstärker 306 in der Regelungsvorrichtung 20 zugeführt,
wo sie aufbereitet und verstärkt zur Verwendung durch die
Prozesssteuerung 296 werden.
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Im
Wesentlichen betreibt die Prozesssteuerung 296 die zweite
Leistungsschalterbaugruppe 302 so, dass der Hochspannungswechselstrom
zu den Heizgeräten 16, 16' ein- und ausgeschaltet
wird, um die Temperatur, die von dem zweiten Temperatursensor 52 erfasst
wird, innerhalb eines vorbestimmten Bereiches zu halten, der in
der Prozesssteuerung 296 eingestellt ist, wie mit weiteren
Einzelheiten in 32 gezeigt ist. Die Schalterbaugruppe 302 bei der
in 28 gezeigten, beispielhaften Ausführungsform
weist zwei Schalter auf, beispielsweise einen mechanischen Relaisschalter 300 und
einen Festkörper-Triac-Schalter 305, parallel,
um Kontaktfeuer und Wärmeerzeugung zu minimieren. Der Triac 305 schaltet
unmittelbar, beispielsweise 20 Millisekunden vorher, vor dem Schließen
des Relaisschalters 303 ein, um Kontaktfeuer in dem Relaisschalter 303 während
des Beginns des Schließens der Kontakte in dem mechanischen
Relaisschalter 303 zu minimieren. Das Triac 305 schaltet
dann ab, beispielsweise etwa 20 Millisekunden, nachdem der mechanische Relaisschalter
geschlossen wurde, nämlich zur Vermeidung einer Wärmeerzeugung
in dem Triac 305, während der Relaisschalter 303 geschlossen
wird, und gesteuert Wechselstrom den Heizgeräten 16, 16' zugeführt
wird. Dann schaltet das Triac 305 erneut ein, unmittelbar
bevor der Relaisschalter 303 öffnet, um Kontaktfeuer
in dem Relaisschalter 303 zu minimieren, wenn dieser öffnet.
Diese Funktionen werden durch die Prozesssteuerschaltung 296 gesteuert,
wie dies Fachleuten bekannt ist. Mechanikrelaisschalter und Triac-Leistungsschalter
sind im Handel in zahlreichen Größen und Konfigurationen
von zahlreichen Herstellern erhältlich, wie dies Fachleuten
auf diesem Gebiet wohlbekannt ist.
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Die
Prozesssteuerung 296 stellt auch eine Anzahl anderer Funktionen
zur Verfügung, die detaillierter in 32 dargestellt
sind, einschließlich, jedoch nicht hierauf beschränkt,
Verarbeitungsinformation zum Betrieb der Anzeige beispielsweise
grüner, gelber, und roter LED-Lichtanzeigen 240, 242, 244, Kommunikation
von Information in Hin- und Herrichtung zwischen dem Erweiterungsmodul 202 und
dem Basismodul 200, und Empfang von Signalen von der Obergrenzensteuerung
zur Verarbeitung für Anzeigen und Ausgangsgrößen
in Bezug auf den Status des ersten Schalters 300. Die Prozesssteuerschaltung
kann ebenfalls eine ATmega168 aufweisen, hergestellt von der Amtel
Corporation, obwohl enorm viele andere Mikroprozessoren, welche
diese und andere Funktionen ausfüllen können,
wohlbekannt und für Fachleute auf diesem Gebiet einfach
verfügbar sind.
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Eine
der Funktionen, die von der Prozesssteuerung 296 zur Verfügung
gestellt werden, besteht in der Verarbeitung von Temperatureingabeinformation
zur Erzeugung von Temperaturbereichssignalen (manchmal auch bezeichnet
als "Vorwarn/Alarmsignale"), die einem Fernüberwachungsort
zugeführt werden sollen, um zu bestätigen, dass das
Heizgerät oder die Heizgeräte 16 innerhalb
eines gewünschten Temperaturbereiches arbeiten. Diese Funktion
kann mehrere Zwecke erfüllen. Wenn beispielsweise die Heizgerättemperatur
außerhalb eines bestimmten gewünschten Betriebsbereiches liegt,
welcher in Beziehung zu der Temperaturobergrenze stehen kann oder
auch nicht, wie voranstehend erläutert wurde, kann dieses
elektronische Temperaturbereichssignal zum Auslösen eines
Mechanismus (27) zur Geräteunterbrechung
verwendet werden, nämlich Verhindern oder Unterbrechen
eines industriellen Prozesses, der davon abhängig ist,
dass die Heizgeräte 16 ordnungsgemäß arbeiten,
um die Wärme innerhalb eines bestimmten Temperaturbereiches
zuhalten. Ein anderer Einsatz für ein derartiges elektronisches
Temperaturbereichssignal kann darin bestehen, eine Meldungs- oder
Alarmfunktion für Bedienungspersonen an einem entfernten
Ort zu erzeugen, um ihnen mitzuteilen, dass ein Heizgerät
oder eine Gruppe von Heizgeräten sich außerhalb
eines gewünschten Betriebsbereiches befindet, also entweder
zu kalt oder zu heiß ist. Selbstverständlich sind
die Verwendungszwecke für einen derartigen elektronischen
Temperaturbereich oder ein Signal "außerhalb des Bereiches" nicht
auf diese Beispiele beschränkt.
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Um
bei der vorliegenden Erfindung ein elektronisches Temperatursignal
(auch als "Vorwarn/Alarmsignal" bezeichnet) zu implementieren, ist ein
Elektronikrelaisgerät 310, das durch die Prozesssteuerung 296 betätigt
werden kann, in der Steuerung 20 vorgesehen. Ein gewünschter
Temperaturbereich für das Heizgerät 16,
entweder in der Fabrik voreingestellt oder vom Benutzer festgelegt,
wird in die Prozesssteuerung 296 einprogrammiert. Der Bereich
kann in absoluten Graden oder oberen und unteren Grenzen eingestellt
werden, oder kann inkrementale Werte um eine Betriebstemperatureinstellung
darstellen, die entweder fest oder variabel ist, abhängig
von Anforderungen der Bedienungsperson.
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Eine
Niederspannung, bei dreißig (30) Volt oder weniger, geliefert
von einem Fernüberwachungsgerät 15 (27), wird der Regelungsvorrichtung 20 über
die Niederspannungsleitungen 98, 100 und/oder 102, 104 zugeführt,
die in den Stromversorgungskabelabschnitten 26 des T-Typs
vorgesehen sind, und/oder über die Niederspannungsleitungen 118, 120 in
einem abschließenden Stromversorgungskabelabschnitt 106,
wie voranstehend erläutert und in den 10 bis 13 gezeigt,
abhängig davon, ob die Regelungsvorrichtung 20 die
letzte Regelungsvorrichtung in einer Reihenschaltung von Regelungsvorrichtungen 20 ist
oder nicht, oder die einzige Regelungsvorrichtung 20 in
einem System.
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In
der Steuerung 20 ist einer der Niederspannungssignalleiter
durch das Relaisgerät 310 geführt, wie
durch die Linienzüge 312, 314 in 28 gezeigt, bevor er zurück zu dem Stromversorgungskabel 26 des
T-Typs oder dem abgeschlossenen Stromversorgungskabel 106 (nicht
in 28 gezeigt – vgl. die 12 bis 13)
zurückgeführt wird. Ein Fernüberwachungsgerät
(27) an dem entfernten Ort 15 ist an die
Niederspannungsleitungen 98, 100 und/oder 102, 104 in
dem Stromversorgungskabel 26 und/oder 118, 120 des
T-Typs in dem abgeschlossenen Stromversorgungskabel 106 angeschlossen,
um die Spannung und/oder den Strom dieser Niederspannungsleitungen
zu überwachen. Wenn beispielsweise sämtliche Relaisgeräte 310 in
sämtlichen Regelungsvorrichtungen 20, die an das
Fernüberwachungsgerät bei 15 über ein
oder mehrere der Stromversorgungskabel 26 des T-Typs oder
das abschließende Stromversorgungskabel 106 angeschlossen
sind, geschlossen sind, dann fließt ein Strom und/oder sinkt
die Spannung ab. Andererseits fließt, wenn irgendeines
der Relaisgeräte 310 in einer der Regelungsvorrichtungen 20 geöffnet
ist, kein Strom in den Niederspannungsleitungen in irgendeinem der Stromversorgungskabel 26, 106 und/oder
ist die Spannung am höchsten, nämlich gleich der
Spannung der offenen Schaltung, die an die Niederspannungsleitungen
durch das Fernüberwachungsgerät 15 angelegt
wird. Derartige Spannungs- und/oder Strombedingungen werden von
dem Durchgangsdetektor 31 in der Fernüberwachungsstation 15 überwacht,
welche hierdurch feststellen kann, ob sämtliche Relaisgeräte 310 sämtlicher
Regelungsvorrichtungen geschlossen sind, was anzeigt, dass sämtliche
Heizgeräte 16 innerhalb des gewünschten
Temperaturbereiches arbeiten (Zustand einer geschlossenen Signalschaltung),
oder zeigen kann, dass zumindest eines der Heizgeräte 16 nicht
innerhalb des gewünschten Temperaturbereiches arbeitet
(Zustand einer offenen Signalschaltung). Daher wird aus dieser Beschreibung
deutlich, warum die letzte oder einzige Regelungsvorrichtung 20 in
einer Reihenschaltungsgruppe an das Fernüberwachungsgerät über das
abgeschlossene Stromversorgungskabel 106 angeschlossen
werden muss, wie in den 12 bis 13 gezeigt,
und nicht über ein Stromversorgungskabel 26 des
T-Typs, wie es in den 10 bis 11 und 28 gezeigt
ist. Im Einzelnen ist dann, wenn keine Regelungsvorrichtung 20 an
das letzte Stromversorgungskabel 26 des T-Typs angeschlossen
ist, die Niederspannungssignalschaltung immer an dem nicht angeschlossenen
Verbinder 112 offen, also bei den nicht angeschlossenen
Leitungen 102, 104 in 28,
so dass fehlerhaft für ein Heizgerät 16 angezeigt
wird, dass es außerhalb des gewünschten Bereiches
arbeitet. Das abgeschlossene Stromversorgungskabel 106 des
linearen Typs verhindert dieses Problem, wie in 29 gezeigt.
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Zusammenfassend
ist bei jeder Regelungsvorrichtung 20 in einer Gruppe,
die in Reihenschaltung an die Stromversorgungskabel 26 des
T-Typs angeschlossen ist, und bei der letzten Regelungsvorrichtung 20 in
der Gruppe, die an das abgeschlossene Stromversorgungskabel 106 angeschlossen
ist, ein gewünschter Temperaturbetriebsbereich einprogrammiert.
Solange der Steuerprozess 296 einer Regelungsvorrichtung 20 feststellt,
dass deren Temperatursensor 52 oder beide Temperatursensoren 50, 52 nicht
eine Temperatur außerhalb des gewünschten Temperaturbereiches
anzeigen, hält die Steuerprozessschaltung 296 das
Relaisgerät 310 geschlossen. Wenn jedoch die Regelungsvorrichtung 20 aufgrund
der erfassten Temperaturinformation feststellt, dass das Heizgerät 16 nicht
innerhalb des gewünschten Temperaturbereiches arbeitet, öffnet
sie das Relaisgerät 310, wodurch die Niederspannungssignalschaltung
geöffnet wird, was durch den Durchgangsdetektor 31 an
dem Fernüberwachungsort 15 feststellbar ist. In
Reaktion hierauf kann das Signal von dem Durchgangsdetektor 31 dann
einen Alarm, eine Meldung, und/oder ein Steuer- oder Verriegelungssignal
für jeden gewünschten Zweck auslösen,
wie voranstehend geschildert.
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Wie
voranstehend erläutert und in 28 dargestellt,
sind die Temperatursensoren 50, 52 in dem Master-Heizgerät 16 an
die Regelungsvorrichtung 20 durch das Slave-Adapterkabel 22 angeschlossen,
und nutzt die Regelungsvorrichtung 20 Signale von diesen
Temperatursensoren 50, 52 im Master-Heizgerät 16 bei
dem geschilderten Prozess. Obwohl die Slave-Heizgeräte 16' eine
identische Konstruktion wie das Master-Heizgerät 16 bei
einigen Ausführungsformen aufweisen, und dieselben Temperatursensoren 50, 52 aufweisen,
sind diese Temperatursensoren 50, 52 der Slave-Heizgeräte 16' nicht
an die Regelungsvorrichtung 20 angeschlossen. Ohne Niederspannungsleitungen
in dem Slave-Kabelsegment 128 des Slave-Adapterkabels 22, und
ohne Niederspannungsleiter entweder in dem Slave-Heizgerätkabel 24 des
T-Typs oder dem abgeschlossenen Kabel 184 mit gesteuerter
Slave-Energieversorgung empfängt die Regelungsvorrichtung 20 keine
Temperatursignale von den Sensoren 50, 52 in den
Slave-Heizgeräten 16', was die Ursache dafür ist,
dass sie als Slave-Heizgeräte 16' arbeiten. Alles, was
die Regelungsvorrichtung 20 durchzuführen bestimmt,
ob es das Einschalten und Ausschalten der Hochspannungsversorgung
ist, der Betrieb des Temperaturbereichsrelais 310, oder
andere Funktionen auf Grundlage der Heizgerättemperatur,
beruht auf den Temperaturen, die durch die Sensoren 50, 52 in dem
Master-Heizgerät 16 erfasst werden.
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Wie
voranstehend geschildert können sämtliche Parameter,
die von der Obergrenzensteuerung 298 und der Prozesssteuerung 296 benötigt
werden, um wie geschildert betrieben zu werden, vorher in der Prozesssteuerung 296 und
der Obergrenzensteuerung 298 einprogrammiert oder dort voreingestellt sein,
welche in das Basismodul 200 der Regelungsvorrichtung 20 eingebaut
ist. Wenn jedoch mehr Steuerung, Funktionalität, Überwachung,
oder andere Fähigkeiten gewünscht werden, kann
derartige zusätzliche Steuerfunktionalität, Überwachung,
oder können andere Fähigkeiten in dem Erweiterungsmodul 202 zur
Verfügung gestellt werden, welches an dem Basismodul 200 angebracht
ist. Das beispielhafte Erweiterungsmodul 202, das in 28 gezeigt ist, weist einen Anzeige/Einstell-Mikroprozessor 316 auf, eine
alphanumerische Anzeige 204, Benutzerschnittstellenknöpfe 210, 212, 214,
Digitalkommunikationseingabe/Ausgabeportale 222, 224,
und einen Kommunikations-Mikroprozessor 318. Der Anzeige/Einstell-Mikroprozessor 16 kann
auch ein ATmega168 sein, hergestellt von der Amtel Corporation,
obwohl eine enorme Anzahl anderer Mikroprozessorschaltungen ebenfalls
eingesetzt werden kann.
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Der
Anzeige/Einstell-Mikroprozessor 316 ist an die Benutzerschnittstellenknöpfe 210, 212, 214 angeschlossen,
die dazu verwendet werden können, verschiedene Parameter
und Information zurückzuholen und rückzustellen,
welche der Anzeige/Einstell-Mikroprozessor 316 von der
Prozesssteuerung 296 und/oder der Obergrenzensteuerung 298 erhält und
in diese eingibt, welche auch an die Anzeige 204 sendet.
Derartige Information, die zurückgeholt, angezeigt, und
zurückgesetzt werden kann, durch den Mikroprozessor 316,
kann umfassen, ist jedoch nicht hierauf beschränkt, einen
gewünschten Betriebstemperatureinstellpunkt, eine Hochtemperatursicherheitsgrenze,
einen Hochtemperaturalarmeinstellpunkt, einen Niedrigtemperaturalarmeinstellpunkt, Hysterese,
Ausgangs-PID (Proportionalband, Integral, und Abweichung), Zykluszeit,
Umgebungstemperatur (nur Lesen), Betriebsartbus- Geräteadresse, Betriebsartbus-Bandrate,
und Temperatureinheiten (Celsius oder Fahrenheit). Andere Nur-Lese-Information
wie Basisausgabeversion, Basisherstellnummer, Schnittstellenausgabeversion,
Schnittstellenprototypversion, und Schnittstellengerätenummer
können ebenfalls zurückgeholt und angezeigt werden.
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Der
Kommunikations-Mikroprozessor 318 ermöglicht externe
Datenkommunikationsvorgänge mit einer entfernten Überwachungs-
oder Steuerstation, mit Servicecomputern, und dergleichen, um Information
einzugeben und auszugeben, Einstellungen durchzuführen,
die Programmierung zu ändern, und dergleichen, über
die Eingabe/Ausgabeports 222, 224. Der Kommunikations-Mikroprozessor 318 kann
beispielsweise vom Typ MAX3157 sein, hergestellt von Maxim Integrated
Products, Sunnyvale, Kalifornien, der einen Sender und einen Empfänger
aufweist, obwohl zahlreiche andere Mikroprozessoren auch für
diese Funktion eingesetzt werden können, wie dies Fachleute
auf diesem Gebiet wissen.
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Das
schematische Schaltbild von 30 erläutert
ein Heizgerät 16, welches direkt an eine Regelungsvorrichtung 20 angeschlossen
ist, wie dies bei der Mehrfachlokalheizgerät-Steuerkonfiguration
der 1 bis 4 erfolgt. Alle Verbindungen
und Funktionalitäten, die in Bezug auf die Regelungsvorrichtung 20,
das Basismodul 200, die Prozesssteuerung 296,
die Obergrenzensteuerung 298, den ersten Schalter 300,
den zweiten Schalter 302, das Temperaturbereichsrelais 310,
das Heizgerät 16, die Temperatursensoren 50, 52,
das Heizelement 32, das Erweiterungsmodul 202 und
andere Bestandteile beschrieben wurden, sind ebenso voranstehend
in Bezug auf 28 erläutert, mit
Ausnahme der Tatsache, dass das Heizgerät 16 direkt
an die Regelungsvorrichtung 20 angeschlossen ist.
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Daher
ist bei dieser Konfiguration kein Slave-Adapterkabel vorhanden,
und daher keine Slave-Heizgeräte.
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Das
schematische Schaltbild in 31 gilt auch
für eine Regelungsvorrichtung 20, welche direkt an
ein Heizgerät 16 angeschlossen ist, so dass kein Slave-Adapterkabel
und keine Slave-Heizgeräte vorhanden sind. Daher ist die
Schaltung in 31 ebenso ausgebildet wie die
Schaltungen in 30, mit Ausnahme der Tatsache,
dass es sich entweder um die letzte Regelungsvorrichtung 20 in
einer Gruppe oder die einzige Regelungsvorrichtung 20 handelt,
so dass sie das abgeschlossene Stromversorgungskabel 106 anstatt
des Stromversorgungskabels 26 des T-Typs aufweist, um die
Hochspannungsversorgungsenergie und die Niederspannungs-Elektroniktemperaturbereichsschaltung
zu der Regelungsvorrichtung 20 zuzuführen, die
in 31 gezeigt ist.
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Ein
Beispiel für die Betriebslogik zur Implementierung der
vorliegenden Erfindung ist in 32 gezeigt.
Die Logik sowie die Werte und Parameter in 32 und
in der vorliegenden Beschreibung stellen Beispiele dar, und sollen
nicht einschränkend verstanden werden. Die dargestellte
Logik beginnt in der Obergrenzensteuerung 298. Von einem
Start 320 aus erfolgt eine Temperaturmessung von dem ersten Temperatursensor 50 (Obergrenze)
bei 322, und erfolgt ein Vergleich mit dem Temperaturobergrenzenparameter.
Wenn die tatsächliche Temperatur, die von dem Temperaturobergrenzensensor 50 gemessen
wird, niedriger ist als der Obergrenzenparameter im Schritt 322,
dann untersucht der nächste Schritt 324, ob die
tatsächliche Temperatur, gemessen vom Sensor 50,
innerhalb von 20°C jener des zweiten Temperatursensors 52 (Prozess)
liegt. Dieser Vergleich 324 wird als ein test durchgeführt,
um zu bestimmen, ob die Temperatursensoren 50, 52 eine Messung
in relativ exakter Beziehung zueinander durchführen. Falls
Ja, wird dann die Temperatur der Regelungsvorrichtung selbst bei 326 gemessen,
um sicherzustellen, dass sie nicht überhitzt ist, also
niedriger ist als 85°C. Eine Überhitzung kann
beispielsweise dann auftreten, wenn die Regelungsvorrichtung 20 zu
nahe an dem Heizgerät 16 angeordnet ist, und könnte
die Elektronikbauteile in der Regelungsvorrichtung 20 beschädigen.
Stellt sich bei 326 heraus, dass die Regelungsvorrichtung 20 nicht überhitzt
ist, dann hält die Obergrenzensteuerung 298 den
Relaisschalter 300 geschlossen, wie bei 328 angegeben,
so dass die Hochspannungswechselstromversorgung zur Steuerung durch
die Prozesssteuerung 296 verfügbar bleibt, um
das Heizgerät bzw. die Heizgeräte 16, 16' zu
versorgen.
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Wenn
andererseits einer der Tests bei 322, 324, 326 negativ
verläuft, also die erfasste Temperatur oberhalb der Temperaturobergrenze
liegt, dann öffnet die Obergrenzensteuerung 298 den
Relaisschalter 300 bei 330, wodurch die Wechselstromversorgung
zu dem Heizgerät bzw. den Heizgeräten 16, 16' unterbrochen
wird. Weiterhin schickt sie ein Signal an die Prozesssteuerung 296,
welches anzeigt, dass der Relaisschalter 300 geöffnet
ist, und dann aktiviert in Reaktion hierauf die Prozesssteuerung 296 ein
Alarmsignal und/oder lässt die geeignete (rote) LED 240 blinken.
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Weiterhin
wird mit der Prozesssteuerung 296 eine Temperaturmessung
durch den zweiten Temperatursensor 52 (Prozess) bei 332 mit
dem programmierten Einstellpunkt (der gewünschten Betriebstemperatur)
minus eingestelltem Hystereseparameter (beispielsweise etwa 3°C)
verglichen. Wenn die tatsächliche Prozesstemperatur, die
von dem Prozesssensor 52 gemessen wird, kleiner oder gleich
dem Einstellpunkt minus Hysterese ist, dann wird die tatsächliche
Temperatur bei 334 mit dem programmierten Parameter für
Niedrigtemperaturalarm (LTA) verglichen, nämlich um festzustellen,
ob die Temperatur unterhalb des gewünschten Betriebsbereiches
liegt. Liegt die Temperatur bei LTA oder darunter (beispielsweise
um etwa 20°C unterhalb der Einstellpunkttemperatur), dann
schließt die Prozesssteuerung 296 den zweiten
Schalter 302 (Prozess) bei 336, um Wechselstromenergie
dem Heizgerät bzw. den Heizgeräten 16, 16' zuzuführen,
und schaltet die Ausgangs-LED 244 (beispielsweise Grün)
ein, um anzuzeigen, dass das Heizgerät bzw. die Heizgeräte 16, 16' eingeschaltet
sind. Andererseits, wenn die Temperatur bei 334 sich nicht
auf den Parameter für Niedertemperaturalarm (LTA) oder
darunter befindet, wird dann der Prozessschalter (Relais) 302 geschlossen,
wie bei 338 angegeben, wird jedoch die LED 242 (beispielsweise
Gelb) eingeschaltet, um anzuzeigen, dass sich die tatsächliche
Prozesstemperatur in dem ordnungsgemäßen Betriebsbereich
befindet.
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Falls
der Vergleich bei 332 zeigt, dass die tatsächliche
Prozesstemperatur, die von dem Prozesstemperatursensor 52 gemessen
wird, sich nicht an dem Einstellpunkt minus Hysterese oder darunter
befindet, dann wird bei 340 die Temperatur überprüft, um
festzustellen, ob sie sich am Einstellpunkt plus Hystereseparameter
oder darüber befindet. Falls dies der Fall ist, wird dann
die Temperatur bei 342 überprüft, um
festzustellen, ob sie bei dem programmierten Parameter für
Hochtemperaturalarm (HTA) oder darüber liegt (beispielsweise
etwa 20°C oberhalb der Einstellpunkttemperatur). Falls
dies der Fall ist, wird der Steuerrelaisschalter 302 bei 344 geöffnet,
um die Wechselstromversorgung zu dem Heizgerät bzw. den
Heizgeräten 16, 16' abzuschalten, und
wird die LED (Rot) 240 für "Vorwarnung/Alarm" eingeschaltet.
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Andererseits
befindet sich, wenn die Temperatur bei 340 nicht an dem
voranstehend geschilderten Einstellpunkt plus Hysterese oder darüber
liegt, die Temperatur innerhalb des Steuerhysteresebereichs, so
dass der Steuerrelaisschalter 302 offen gehalten wird,
bei 346, wartend auf Änderungen des Wärmezustands,
und wird die LED (im Bereich) eingeschaltet oder bleibt eingeschaltet.
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Wenn
sich bei 342 herausstellt, dass die Temperatur von dem
Prozesstemperatursensor 52 sich nicht auf dem programmierten
HTA-Parameter oder darüber befindet, ist der Steuerrelaisschalter 302 geöffnet,
wie bei 348 angegeben, und ist die LED "im Bereich" eingeschaltet.
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Diese
und andere Funktionen sind in den beispielhaften Zeichnungen dargestellt
und werden voranstehend beschrieben so, dass sie durch verschiedene
Steuerprozessoren durchgeführt werden, beispielsweise 296, 298, 316, 318.
Allerdings können diese und andere Funktionen durch einen
oder mehrere Prozessen in verschiedenen Kombinationen und mit verschiedenen
Zuordnungen der Funktionen unter einem oder mehreren Mikroprozessoren
durchgeführt werden, wie dies Fachleute wissen. Daher können
mehr oder weniger Prozessoren als in den Zeichnungen dargestellt
vorhanden sein, um diese beispielhaften Funktionen auszuführen.
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Ein
weiteres Beispiel für die Implementierung der Obergrenzensteuerschaltung 298 ist
in 33 dargestellt, bei welcher ein schaltendes Halbleitergerät
eines Thermistors mit positiven Temperaturkoeffizienten (PTC) als
der Temperaturobergrenzensensor 50 verwendet wird. Schalt-PTC- Thermistoren
sind Halbleitergeräte, die einen sehr kleinen negativen
Temperaturkoeffizienten des Widerstands aufweisen, bis das Gerät
eine kritische Temperatur erreicht, häufig als die Schalt-
oder übergangstemperatur bezeichnet, wonach das Gerät
einen drastischen Anstieg des Temperaturkoeffizienten des Widerstands
zeigt, sowie eine erhebliche Erhöhung des Widerstands,
beispielsweise eine Widerstandsänderung von mehreren Größenordnungen
innerhalb eines Temperaturbereichs von wenigen Grad. Derartige Schalt-PTC-Thermistoren
sind leicht im Handel erhältlich, mit Übergangstemperaturen
im Bereich von 60°C bis 160°C, und können
so hergestellt werden, dass sie Übergangs- oder Schalttemperaturen von
zumindest so wenig wie 0°C und zumindest so hoch wie 200°C
aufweisen. Wenn die Schaltfunktion, die bei dem Schalt-PTC-Thermistorgerät
vorhanden ist, das als der Temperaturobergrenzensensor 50 eingesetzt
wird, kann die Obergrenzensteuerschaltung 298 analog sein,
wie in 33 gezeigt, und immer noch
die gewünschten Merkmale und Funktionsweisen aufweisen,
bei welchen der normalerweise geöffnete, mechanische Relaisobergrenzenleistungsschalter 300 betätigt
wird, um die Wechselstromversorgung zum Heizgerät bzw.
den Heizgeräten zu öffnen und abzuschalten, immer
dann, wenn die Heizgerättemperatur größer
oder gleich einer Temperaturobergrenze ist, und dann nicht die Wechselstromversorgung
erneut zu Schließen und Einzuschalten, ohne Eingriff durch
eine Bedienungsperson oder eine Eingabe von Hand, wenn die Heizgerättemperatur
auf unterhalb der Temperaturobergrenze absinkt.
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Wie
in 33 gezeigt, ist der PTC-Thermistortemperatursensor 50 in
dem Heizgerät 16 in der Nähe des durch
Wechselstrom versorgten Heizelements 32 angeordnet, um
Temperaturen zu erfassen, die durch Wärme hervorgerufen
werden, die von dem Heizelement 32 erzeugt wird, wie voranstehend in
Bezug auf den Temperaturobergrenzensensor 52 bei voranstehend
geschilderten Beispielen für die Implementierungen beschrieben,
die in den 9 und 27 bis 30 gezeigt
sind. Der mechanische Obergrenzenrelaisschalter 300 ist
ebenfalls in der Wechselstromsschaltung in der Regelungsvorrichtung 20 angeordnet,
um zumindest einen der Wechselstromleiter zu öffnen und
zu schließen, beispielsweise den Wechselstromleiter 290,
wie ebenfalls voranstehend geschildert und in den 27 bis 30 gezeigt,
so dass er den Wechselstrom zum Heizgerät 16 abschaltet,
wenn der normalerweise offene Kontakt 307 geschlossen ist,
und den Wechselstrom zum Heizgerät 16 abschaltet,
wenn der normalerweise offene Kontakt 307 geöffnet
ist. Der andere Wechselstromversorgungsleiter 292 geht
durch die Regelungsvorrichtung 20 zum Steckdosensteckverbinder 142 durch,
wo er mit dem geschalteten Wechselstromversorgungsleiter 290 an
das Heizgerät 16 angeschlossen wird, wie voranstehend
geschildert.
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Der
schaltende PTC-Thermistor, der als der Temperaturobergrenzensensor 50 verwendet
wird, ist in Reihe mit einer Gleichrichterschaltung 307 geschaltet,
welche die Wicklung des Relaisschalters 300 versorgt, so
dass Strom durch den schaltenden PTC-Thermistor des Temperatursensors 50 hindurchfließen
muss, um die Wicklung mit Strom zu versorgen, damit der normalerweise
geöffnete Kontakt 307 des Relaisschalters 300 geschlossen
wird, also um die Wechselstromversorgung für das Heizgerät 16 einzuschalten.
Im Zustand normaler Temperatur, also wenn der Temperatursensor 50 unterhalb der
Temperaturobergrenze liegt, welche durch die Schalt- oder Übergangstemperatur
des PTC-Thermistors des Temperatursensors 50 eingestellt
wird, weist der PTC-Thermistor einen niedrigen Widerstandswert auf,
durch den ein ausreichend hoher Wechselstrom hindurchgeleitet wird,
der nach Gleichrichtung durch die Wicklung des Relaisschalters 300 fließt,
um das Magnetfeld zu erzeugen, das zum Schließen des Kontaktes 307 benötigt
wird. Daher wird bei einem derartigen Betrieb mit normaler Temperatur
die Wechselstromschaltung in der Regelungsvorrichtung 20,
welche die Wechselstromversorgungsleiter 290, 292 aufweist,
geschlossen, und kann Wechselstromenergie dem Heizgerät 16 zuführen,
selbstverständlich in Abhängigkeit von dem geschlossenen
oder geöffneten Zustand der Prozessrelaisschaltanordnung 302,
wie voranstehend geschildert. Wenn jedoch die Temperatur des schaltenden PTC-Thermistors
des Temperaturobergrenzensensors 50 dessen Schalt- oder Übergangstemperatur erreicht
oder überschreitet, nimmt dessen Widerstandswert stark
zu, so dass in der Auswirkung der gleichgerichtete Strom zur Wicklung
des Relaisschalters 300 abgeschaltet wird, so dass die
normalerweise geöffneten Kontakte 307 geöffnet
werden können, und die normalerweise geschlossenen Kontakte 308 geschlossen
werden können. Daher öffnen die geöffneten
Kontakte 307 die Wechselstromversorgungsschaltung der Wechselstromleiter 290, 292,
wodurch der Wechselstrom für das Heizgerät 16 abgeschaltet wird.
Gleichrichterschaltungen, beispielsweise Vollwellenbrücken-Gleichrichterschaltungen,
sind Fachleuten auf diesem Gebiet wohlbekannt, so dass keine weitere
Beschreibung erforderlich ist, um diese Schaltung zu verstehen.
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Wenn
dann die Temperatur des PTC-Thermistors des Temperaturobergrenzensensors 50 auf unterhalb
einer Temperatur unter der Temperaturobergrenze absinkt, also auf
unterhalb der Schalt- oder Übergangstemperatur des PTC-Thermistors, und
dann der Strom erneut durch den PTC-Thermistor fließt,
verhindert die Obergrenzensteuerschaltung 298 immer noch,
dass die Wicklung des Relais 300 erneut die Kontakte 307 schließt,
um erneut die Wechselstromversorgung des Heizgerätes 16 zu
ermöglichen, bis ein Eingriff durch eine Bedienungsperson
erfolgt. Bei dem Beispiel für die Obergrenzensteuerschaltung 298,
das in 33 gezeigt ist, gibt es eine
Drainschaltung, die einen Schalter 309 aufweist, beispielsweise
ein Triac, wie in 33 gezeigt, oder einen anderen
Festkörperschalter oder einen mechanischen Relaisschalter,
und einen Drainwiderstand 311, der parallel zur Gleichrichterschaltung 301 und
der Wicklung des Relaisschalter 300 geschaltet ist. Der
Drainwiderstand 311 weist eine erheblich geringere Impedanz
auf, als die Wicklung des Relaisschalters 300, beispielsweise
um eine Größenordnung geringer, so dass dann,
wenn das Triac oder ein anderer Relaisschalter 309 eingeschaltet
wird, der Strom, der durch den PTC-Thermistor des Temperatursensors 50 fließt,
von dem Gleichrichter 301 und der Wicklung des Relais 300 abgezogen
wird, wodurch verhindert wird, dass die Wicklung das elektromagnetische
Feld erzeugt, das dazu erforderlich ist, die Kontakte 307 des
Relaisschalters 300 zu schließen.
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Das
Triac 300 wird durch den Wechselstrom eingeschaltet, der
durch den PTC-Thermistor des Temperatursensors 50 fließt,
und an das Gate 313 des Triacs 309 über
die normalerweise geschlossenen Kontakte 308 des Relaisschalters 300 angelegt wird.
Wenn der PTC-Thermistor des Temperatursensors 50 den gleichgerichteten
Strom zur Wicklung des Relaisschalters 300 nach Auftreten
eines Hochtemperaturereignisses an dem Heizgerät 16 abschaltet, öffnen
sich die normalerweise geöffneten Kontakte 307 des
Relaisschalters 300, um die Wechselstromversorgung zum
Heizgerät 16 zu unterbrechen, wie voranstehend
geschildert, und schließen sich die normalerweise geschlossenen
Kontakte 308, wie in 33 gezeigt,
um den Wechselstrom an das Gate 313 des Triacs 309 anzulegen,
um die Drainschaltung zu aktivieren (zu schließen). Wenn
die Temperatur bei dem Heizgerät 16 so absinkt,
dass die Temperatur des PTC-Thermistors des Temperatursensors 50 auf
unterhalb seiner Schalt- oder Übergangstemperatur absinkt,
und er erneut Strom leitet, wird daher der Strom von der Wicklung
des Relaisschalters 300 abgezogen, und stattdessen über
den Drainwiderstand 311 abgeführt. Wenn der Strom,
der durch den PTC-Thermistor hindurchgeht, von der Wicklung des Relaisschalters 300 abgezogen
wird, kann die Wicklung nicht das elektromagnetische Feld erzeugen, das
dazu benötigt wird, die normalerweise offenen Kontakte 307 zu
schließen, so dass die Wechselstromversorgung des Heizgerätes 16 abgeschaltet bleibt,
obwohl die Temperatur bei dem PTC-Thermistor des Temperatursensors 50 abgenommen
hat, und dieser erneut elektrischen Strom leitet.
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Um
das Heizgerät 16 erneut mit Wechselstrom zu versorgen,
ist daher ein von Hand betätigter Schalter 315 vorgesehen,
um die Gateversorgungsschaltung zu unterbrechen oder zu öffnen,
und hierdurch das Triac 309 abzuschalten. Sobald das Triac 309 durch
den von Hand betätigten Schalter 315 abgeschaltet
wurde, wird die Drainschaltung über den Drainwiderstand 311 deaktiviert,
so dass der Strom von dem PTC-Thermistor des Temperatursensors 50 wieder
durch die Gleichrichterschaltung 301 gleichgerichtet wird,
und durch die Wicklung des Relaisschalters 300 fließt.
Daher erzeugt die Wicklung das elektromagnetische Feld, das dazu
benötigt wird, die Kontakte 308 zu öffnen
und die Kontakte 307 zu schließen, um hierdurch
erneut Wechselstromenergie dem Heizgerät 16 zuzuführen,
und den Wechselstrom von der Gateschaltung zu entfernen. Wenn der von
Hand betätigte Schalter zur geschlossenen Betriebsart zurückkehrt,
wird daher das Triac 309 nicht erneut eingeschaltet, da
der Strom von dem PTC-Thermistor die Kontakte 308 offen
hält, solange die Temperatur bei dem Temperatursensor 50 unterhalb
der Schalt- oder Übergangstemperatur des PTC-Thermistors
bleibt. Aus den voranstehend geschilderten Gründen ist
daher infolge der Bereitstellung der Drainschaltung, die durch den
von Hand betätigten Schalter 315 gesperrt wird,
ein Eingriff durch eine Bedienungsperson, also zur Betätigung
des Schalters 315, erforderlich, um erneut Wechselstromenergie
dem Heizgerät 16 zuzuführen, nachdem
es infolge eines Hochtemperaturvorgangs in dem Heizgerät 16 abgeschaltet
wurde, mit einer Temperatur größer oder gleich
der Schalt- oder Übergangstemperatur des PTC-Widerstands
des Temperaturobergrenzensensors 50.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass hauptsächlich Wärme
von einer externen Quelle, beispielsweise Wärme von dem
Heizelement 32 oder infolge heißer Spülgase
oder anderer Gase oder Flüssigkeiten in dem Rohr selbst
dazu führt, dass die Temperatur des PTC-Thermistors bei
dieser beispielhaften Implementierung auf dessen Schalt- oder Übergangstemperatur
ansteigt, wodurch die Wechselstromversorgung des Heizgerätes 16 abgeschaltet
wird. Im Gegensatz hierzu werden Temperaturanstiege bei PTC-Thermistoren,
die bei herkömmlichen Anwendungen mit einer Wärmeschmelzsicherung
oder einer Wärmeschaltungsunterbrechungsvorrichtung eingesetzt
werden, hauptsächlich durch I2R-Wärme hervorgerufen,
die im Inneren der PTC-Thermistoren erzeugt wird. Anders ausgedrückt,
weisen PTC-Thermistoren einen inhärenten Widerstand (R)
gegen die Fluss eines Stromes (I) auf, und verursacht ein zu hoher
Strom (I), der in dem PTC-Thermistor fließt, zu einer wesentlichen
Wärmeerzeugung in dem PTC-Thermistor selbst, so dass, wenn
die Temperatur die Übergangs- oder Schalttemperatur erreicht, der
PTC-Thermistor im Wesentlichen den Stromfluss abschaltet.
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Jedes
unter verschiedenen Statussignalen von der Obergrenzenschaltung 298 kann
der Prozesssteuerschaltung 296 zum Einsatz bei der Erzeugung
von Status- und/oder Vorwarn/Alarmsignalen zugeführt werden,
oder zum Einsatz in Prozesslogik, und dergleichen. Beispielsweise,
wobei dies jedoch nicht einschränkend zu verstehen ist,
kann ein Sensor 317, beispielsweise ein Stromdetektor,
dazu verwendet werden, anzuzeigen, dass der Relaisschalter 300 aktiviert
ist, um Wechselstromenergie dem Heizgerät 16 zuzuführen,
oder deaktiviert ist, um die Wechselstromversorgung des Heizgeräts 16 zu
unterbrechen. Weiterhin kann beispielsweise, wobei dies jedoch nicht
einschränkend zu verstehen ist, ein Sensor 319,
beispielsweise ein Stromdetektor, dazu verwendet werden, anzuzeigen,
ob die Temperatur bei dem Temperaturobergrenzensensor 50 entweder (i)
unterhalb der Schalt- oder Übergangstemperatur des PTC-Thermistors
liegt, also ein Strom festgestellt wird, oder (ii) an der Schalt-
oder Übergangstemperatur des PTC-Thermistors oder darüber
liegt, so dass kein Strom erfasst wird. Diese und andere Statussignale
können von der Prozesssteuerschaltung 296 verwendet
werden, beispielsweise zur Erzeugung von Status- und/oder Vorwarn/Alarmsignalen für
die LED-Anzeige 321 und/oder für den Anzeige/Einstell-Mikroprozessor 316.
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Ein
weiteres Beispiel für die Implementierung der Obergrenzensteuerschaltung 298,
die einen PTC-Thermistor als Temperaturobergrenzensensor 50 einsetzt,
ist schematisch in 34 gezeigt. Bei dieser beispielhaften
Implementierung ist das Triac 309 des Beispiels von 33 durch einen zweiten Schaltmechanismus 325 in
dem Relaisschalter 300' ersetzt, der normalerweise geschlossen
ist, und durch dieselbe Wicklung aktiviert wird, welche den ersten
oder primären Schaltmechanismus 323 des Relaisschalters 300' aktiviert.
Dieser zweite Schalter 325 kann auch als ein getrennter
Relaisschalter (nicht dargestellt) zur Verfügung gestellt
werden, jedoch sind Doppelschalterrelais, beispielsweise das Doppelschalterrelais 300',
das schematisch in 34 dargestellt ist, einfach
verfügbar und kompakter als zwei getrennte Relaisschalter.
Bei diesem Beispiel von 34 ist
der Relaisschalter durch 300' anstatt durch 300 bezeichnet,
nicht zur Einschränkung, sondern nur zu dem Zweck, dieses
Beispiel für einen Relaisschalter 300' von dem
voranstehend beschriebenen Relaisschalter 300 zu unterscheiden. Anders
ausgedrückt besteht zwar die primäre Funktion
der beiden Beispiele für Relaisschalter 300, 300' darin,
die Wechselstromversorgung der Heizgeräte abzuschalten,
falls ein Ereignis mit hoher Temperatur vorhanden ist, jedoch weist
der Relaisschalter 300' den zusätzlichen zweiten
Schalter 325 für die Drainschaltung bei dieser
Implementierung auf.
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Bei
dem Beispiel von 34 ist der Kontakt 307 des
ersten Schalters 322 in dem Relais 300', welcher
die Wechselstromversorgung zum Heizgerät 16 ein-
und ausschaltet, normalerweise geöffnet, wie der Kontakt 307 bei
dem Beispiel von 33, so dass Strom durch die
Wicklung des Relais 300' fließen muss, um den
Kontakt 307 zu schließen, so dass Wechselstromenergie
dem Heizgerät 16 zugeführt werden kann,
selbstverständlich unter Voraussetzung des Öffnens
und Schließens der Prozessschaltbaugruppe 302 wie
voranstehend geschildert. Die Wicklung des Relais 300' wird
durch gleichgerichteten Strom versorgt, der von dem Gleichrichter 301 stammt,
auf Grundlage von Wechselstrom, der durch den PTC-Thermistor des
Temperaturobergrenzensensors 50 fließt, wenn die
Temperatur des PTC-Thermistors unterhalb seiner Schalt- oder Übergangstemperatur
liegt, welche die obere Temperaturgrenze festlegt. Wenn die Temperatur
beim Temperatursensor 50 die Schalt- oder Übergangstemperatur des PTC-Thermistors
erreicht oder überschreitet, wird jedoch der Stromfluss
durch den PTC-Thermistor, also auch jener des gleichgerichteten
Stroms durch die Wicklung des Relais 300', unterbrochen. Ohne
einen Fluss von Strom durch die Wicklung öffnet der normalerweise
geöffnete erste Schalter 323 die Kontakte 307,
wodurch die Wechselstromversorgung des Heizgerätes 16 abgeschaltet
wird, und schließt der normalerweise geschlossene, zweite Schalter 325 die
Kontakte 308', wodurch die Drainschaltung, welche den Drainwiderstand 311 aufweist, geschlossen
oder aktiviert wird.
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Wenn
die Temperatur beim Temperatursensor 50 auf unterhalb der
Schalt- oder Übergangstemperatur des PTC-Thermistors absinkt,
so dass dieser erneut elektrischen Strom leitet, zieht die geschlossene
Drainschaltung den Strom durch den Drainwiderstand 311 ab,
wodurch die Wicklung des Relais 300' nicht mehr jenen Strom
erhält, der dazu erforderlich ist, erneut den Wechselstromschalter
(den ersten Schalter) 323 zu schließen. Wiederum
weist, wie voranstehend geschildert, der Drainwiderstand 311 einen
erheblich geringeren Widerstandswert auf als die Wicklung, so dass
dann, wenn die Drainschaltung geschlossen ist, der Strom vorzugsweise
durch die Drainschaltung anstatt durch die Wicklung fließt, die
elektrisch parallel zur Drainschaltung geschaltet ist. Obwohl die
Temperatur am Temperatursensor 50 auf unterhalb der Temperaturobergrenze
abgesunken ist, verhindert daher die Drainschaltung, dass das Relais 300' das
Heizgerät 16 mit Wechselstrom versorgt.
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Zur
Wiederherstellung der Wechselstromzufuhr zum Heizgerät 16 kann
eine Bedienungsperson die Drainschaltung durch den von Hand betätigten Schalter 315 öffnen.
Nur durch momentanes Öffnen des von Hand betätigten
Schalters 315 wird die Drainschaltung deaktiviert, so dass
erneut gleichgerichteter Strom der Wicklung des Relais 300' zugeführt
wird. Wenn erneut Strom durch die Wicklung fließt, werden
die Kontakte des ersten Schalters 323 geschlossen, um die
Wechselstromversorgung des Heizgerätes 16 einzuschalten,
und öffnen sich die Kontakte des zweiten Schalters 325,
um die Drainschaltung zu sperren. Wenn der von Hand betätigte Schalter
erneut geschlossen wird, bleibt daher die Drainschaltung deaktiviert.
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Der
von Hand betätigte Schalter 315 kann jeder von
mehreren verschiedenen Schaltarten sein, jedoch ist der normalerweise
geschlossene Druckknopfschalter, der schematisch in den 33 und 34 dargestellt
ist, ein normales Beispiel für den Schalttyp für
diese Anwendung. Das Herunterdrücken des Knopfes 327 führt
dazu, dass der Schalter 350 momentan geöffnet
wird. Wenn dann die Betätigungskraft von Hand nicht mehr
auf den Knopf 327 einwirkt, schließt die Feder 329 erneut
den Schalter.
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Obwohl
die voranstehend geschilderten Ausführungsformen die Stromversorgungs-
und Signalschaltungsverteilungen aufweisen, die durch Kabelabschnitte
durchgeführt werden, beispielsweise das Stromversorgungskabel 26 des
T-Typs, mit seinem Abzweig 85, der von der Vielfachleitung 83 abzweigt (10), den Slave-Kabeladapter 22 mit seinem Slave-Kabelsegment 28,
das von seinem Master-Kabelsegment 126 abzweigt (14), und das Kabel 24 mit gesteuerter
Stromversorgung des T-Typs, bei welchem dessen Abzweig 163 von
seiner Vielfachleitung 161 abzweigt (16), können diese Verteilungen auch durch
Anschlusskästen durchgeführt werden. Beispielsweise,
wobei dies jedoch nicht einschränkend zu verstehen ist,
kann die Funktion des Slave-Adapterkabels 22 auch durch
den Slave-Adapteranschlusskasten 322 zur Verfügung
gestellt werden, der in den 35 bis 37 gezeigt
ist, und in der Einsatzposition in dem schematischen Schaltbild von 38 dargestellt ist, für ein Single-Point-Steuersystem
mit zwei Slave-Heizgeräteabzweigungen, die durch eine einzige
Regelungsvorrichtung 20 gesteuert werden.
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Der
Slave-Adapteranschlusskasten 322 weist ein Gehäuse 324 mit
einem Eingangssteckverbinder 330 und einem Master-Steckdosensteckverbinder 332 in
entgegengesetzten oberen und unteren Wänden 325 bzw. 326 des
Gehäuses 324 auf, und zwei Slave-Steckdosensteckverbinder 333, 334 in entgegengesetzten
Seitenendwänden 327, 328 des Gehäuses 324.
Der Eingangssteckverbinder 330, wie der Eingangssteckverbinder 130 des
Slave-Adapterkabels 22, ist so ausgebildet, dass er an
den Steckdosensteckverbinder 142 der Regelungsvorrichtung 20 angepasst
ist (20). Der Master-Steckdosensteckverbinder 332,
wie der Master-Steckdosensteckverbinder 132 des Slave-Adapterkabels 22 ist
so ausgebildet, dass er zu dem Heizgerät-Eingangssteckverbinder 64 auf
der Heizgeräteleitung 62 eines Heizgerätes 16 passt.
Daher transportieren die beiden Stromversorgungsleitungen 336, 338 gesteuert
Energie von der Regelungsvorrichtung 20 zu dem Master-Heizgerät 16,
während die beiden Paare von Signalleitern 340, 342 und 344, 346 Signale
von dem Temperaturobergrenzensensor 50 bzw. dem Prozesstemperatursensor 52 zur
Regelungsvorrichtung 20 weiterleiten.
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Die
beiden Slave-Steckdosensteckverbinder 333, 334 des
Slave-Adapteranschlusskastens 322 sind ebenso ausgebildet
wie die Slave-Steckdose 334 des Slave-Adapterkabels 22,
so dass sie zu den Eingangssteckverbindern 172 der Stromversorgungskabel 24 für
einen gesteuerten Slave des T-Typs und den Eingangssteckverbindern 190 der abgeschlossenen
Kabel des linearen Typs zur Steuerung von Slaves passen. Ein Paar
von Stromversorgungsleitern 348, 350 verbindet
den Steckdosensteckverbinder 333 elektrisch parallel zu
den Leitern 336, 338 für gesteuerte Energiezufuhr,
und ein anderes Paar von Stromversorgungsleitern 352, 354 verbindet
den Steckdosensteckverbinder 334 elektrisch parallel mit
den Leitern 336, 338 für gesteuerte Stromzufuhr.
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Wenn
der Slave-Adapteranschlusskasten 322 an die Regelungsvorrichtung 20 angeschlossen ist,
wie in 38 gezeigt, wobei ein Heizgerät 16 an den
Master-Steckdosensteckverbinder 322 angeschlossen ist,
und andere Heizgeräte 16' an die Slave-Steckdosensteckverbinder 333, 334 angeschlossen
sind, ermöglicht der Slave-Adapteranschlusskasten, dass
das Heizgerät, das an den Master-Steckdosensteckverbinder 332 angeschlossen ist,
als das Master-Heizgerät 16 arbeitet, und schaltet die
Temperatursensoren 50, 52 der Heizgeräte
ab, die an die Slave-Steckdosensteckverbinder 333, 334 angeschlossen
sind, so dass diese Heizgerät als Slave-Heizgeräte 16' arbeiten.
Daher empfängt die Regelungsvorrichtung Temperaturinformation
von den Sensoren 50, 52 des Master-Heizgerätes,
und setzt diese ein, um gesteuert Energie den Heizelementen 32 sowohl
des Master-Heizgeräts 16 als auch der Slave-Heizgeräte 16' zuzuführen.
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Es
können selbstverständlich mehr als zwei Slave-Steckdosensteckverbinder
in dem Slave-Adapteranschlusskasten 322 vorhanden sein,
um mehr als zwei in Reihe geschaltete Gruppen von Slave-Heizgeräten
zu unterstützen. Weiterhin können, obwohl dies
nicht in den Zeichnungen dargestellt ist, aufgeteilte Slave-Kabel
oder zusätzliche Anschlusskästen an die Slave-Steckdosensteckverbinder 333, 334 des
Slave-Adapteranschlusskastens oder an den Slave-Steckdosensteckverbinder 134 des
Slave-Adapterkabels 22 angeschlossen sein, um zusätzliche
Reihenschaltungsgruppen von Slave-Heizgeräten 16' zu
versorgen, falls dies gewünscht oder erforderlich ist.
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Ein
Stromversorgungs-Anschlusskasten, beispielsweise der Stromversorgungs-Anschlusskasten 350,
der in den 39 bis 42 gezeigt
ist, kann statt des Stromversorgungskabels 26 des T-Typs
bei den Baugruppen eingesetzt werden, die in den 1 bis 8 gezeigt
sind. Bei dem Beispiel für den Stromversorgungs-Adapteranschlusskasten 350 steht
ein Stromversorgungs-Anschlussverzweigungs-Steckdosensteckverbinder 352 gegenüber der
unteren Oberfläche 354 des Stromversorgungs-Adapteranschlusskastens 350 vor,
und ist so ausgebildet, dass er angepasst mit dem Eingangssteckverbinder 140 der
Regelungsvorrichtung 20 (20 und 21)
verbunden werden kann, so dass der Stromversorgungs-Adapteranschlusskasten 350 direkt
auf der Regelungsvorrichtung 20 angebracht werden kann,
durch Einstecken des Stromversorgungs-Anschlussverzweigungs-Steckdosensteckverbinders 352 in
den Eingangssteckverbinder 140.
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Ein
Stromversorgungsanschluss-Eingangssteckverbinder 356 auf
einer ersten Seitenoberfläche 358 des Stromversorgungsanschlusskastens 350 empfängt
Energie für den Stromversorgungsanschlusskasten 350 von
beispielsweise einem Stromversorgungsverlängerungskabel 25,
wie dies voranstehend in Bezug auf 27 beschrieben
wurde, und beispielsweise in 42 dargestellt
ist. Daher kann der Stromversorgungsanschluss-Eingangssteckverbinder 356 in
den 39 und 40 ebenso
wie der Eingangssteckverbinder 82 des Stromversorgungskabels 26 des
T-Typs ausgebildet sein, für eine ersetzbare, modulare
Anschlussfähigkeit an die Wechselstromversorgungsquelle 13 (27).
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Ein
Vielfachleitungs-Steckdosensteckverbinder 360 an einer
zweiten Seitenoberfläche 362 des Stromversorgungsanschlusskastens 350 in
den 39 und 40 ist
zur Reihenschaltung einer oder mehrerer zusätzlicher Regelungsvorrichtungen 2
vorgesehen, wie in 42 gezeigt, und kann ebenso
ausgebildet sein wie die Vielfachleitungssteckdose 86 des
Stromversorgungskabels 26 des T-Typs (1 bis 8),
zum Ersetzen des Stromversorgungskabels 26 des T-Typs.
Daher kann jeder der folgenden Gegenstände in die Vielfachleitungssteckdose 360 des
Stromversorgungsanschlusskastens 350 eingesteckt werden:
(i) ein anderes Stromversorgungsverlängerungskabel 25,
(ii) ein Stromversorgungskabel 26 des T-Typs; oder (iii)
ein abschließendes Stromversorgungskabel 108 des
linearen Typs.
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Ein
Beispiel für ein schematisches Schaltbild für
das Beispiel für den Stromversorgungsanschlusskasten 350 ist
in 41 dargestellt. Ein Paar von Vielfachleitungs-Stromversorgungsleitern 364, 366 erstreckt
sich ohne Unterbrechung von dem Eingangssteckverbinder 356 zu
dem Vielfachleitungs-Steckdosensteckverbinder 360, und
ein Paar von Stromversorgungsabzweigleitern 368, 370 erstreckt
sich von einem parallelen Anschluss mit den Vielfachleitungs-Stromversorgungsleitern 364, 366 zu
dem Abzweig-Steckdosensteckverbinder 352. Daher ist der
Abzweig-Steckdosensteckverbinder 352 elektrisch parallel
zu den Stromversorgungsleitern in Bezug auf den Vielfachleitungs-Steckdosensteckverbinder 360 geschaltet.
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Allerdings
ist der Abzweig-Steckdosensteckverbinder 352 elektrisch
in Reihe zwischen den Eingangssteckverbindern 356 und dem
Vielfachleitungs-Steckdosensteckverbinder 360 in Bezug
auf die Signalschaltungsleiter in dem Stromversorgungsanschlusskasten 350 geschaltet.
Daher erstreckt sich, wie in 41 gezeigt,
einer der Signalschaltungsleiter, beispielsweise der Vielfachleitungs-Signalschaltungsleiter 372,
geradlinig durch den Anschlusskasten 350 von dem Eingangssteckverbinder 356 zu
dem Vielfachleitungs-Steckdosensteckverbinder 360. Der
andere Signalschaltungsleiter weist einen Eingangs-Abzweigsignalschaltungsleiter 374 auf,
der sich von dem Eingangssteckverbinder 356 zu dem Abzweig-Steckdosensteckverbinder 352 erstreckt,
sowie einen Ausgangs-Abzweigsignalschaltungsleiter 356,
der sich von dem Abzweig-Steckdosensteckverbinder 352 zu
dem Vielfachleitungs-Steckdosensteckverbinder 360 erstreckt.
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Da
zwar mehrere Regelungsvorrichtungen 20 in Reihenschaltung
elektrisch parallel über den Stromversorgungsanschlusskasten 350 mit
der Wechselstromversorgungsquelle 13 (27) geschaltet sein können, wie in 42 gezeigt, sind sie elektrisch in Reihe über
den Stromversorgungsanschlusskasten 350 mit der Signalschaltung 23 (27) geschaltet, auf dieselbe Art und Weise, wie dies
voranstehend bei den Stromversorgungskabeln 26 des T-Typs
beschrieben wurde. Selbstverständlich kann jede Anzahl
an Stromversorgungsanschlusskästen 350 in Reihenschaltung
miteinander verbunden sein, durch Stromversorgungsverlängerungskabel 25,
wie in 42 gezeigt, für jede
Anzahl an Regelungsvorrichtungen 20.
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Ein
weiteres Beispiel für einen Stromversorgungsanschlusskasten 380,
der in den 43 und 44 dargestellt
ist, weist mehr als einen Vielfachleitungsausgang auf. Beispielsweise
ist, wobei dies nicht einschränkend zu verstehen ist, zusätzlich
zu dem Eingangssteckverbinder 384 und dem Abzweig- Steckdosensteckverbinder 382,
die im Wesentlichen ebenso ausgebildet sind wie der Eingangssteckverbinder 354 und
der Abzweig-Steckdosensteckverbinder 352, die voranstehend
im Zusammenhang mit den Anschlusskasten 350 beschrieben wurden,
der Stromversorgungsanschlusskasten 380 in den 43 und 44 mit
zwei Vielfachleitungs-Steckdosensteckverbindern 386, 388 an
entgegengesetzten Seiten 387 und 389 versehen.
Beide Steckdosensteckverbinder 386, 388 sind ebenso ausgebildet,
zur Reihenschaltungsverbindung mit zwei zusätzlichen Stromversorgungsverlängerungskabeln 25,
Stromversorgungssteckverbindern 26 des T-Typs, und abschließenden
Stromversorgungskabeln 108 des linearen Typs, so dass zwei
getrennte, in Reihenschaltung verbundene Gruppen von Regelungsvorrichtungen
(nicht gezeigt) an die Wechselstromversorgungsquelle 13 und
die Signalschaltung 23 über den Stromversorgungsanschlusskasten 380 angeschlossen
werden können.
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Wie
bei dem schematischen, beispielhaften Schaltbild in 45 für das Beispiel des Stromversorgungsanschlusskastens 380 gezeigt,
verbinden die Vielfachleitungs-Stromversorgungsleiterpaare 390, 392, 394 und
das Abzweig-Stromversorgungsleiterpaar 396 sowohl die Vielfachleitungs-Steckdosensteckverbinder 386, 388 als
auch den Abzweig-Steckdosensteckverbinder 382 elektrisch
parallel mit dem Eingangssteckverbinder 384. Die Signalschaltungsleiter 398, 400, 402, 403 verbinden
allerdings die Vielfachleitungs-Steckdosensteckverbinder 386, 388 und
den Verzweigungs-Steckdosensteckverbinder 382 elektrisch
in Reihe mit dem Eingangssteckverbinder 384.
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Selbstverständlich
können mehr als zwei Vielfachleitungs-Steckdosensteckverbinder
in dem Stromversorgungsanschlusskasten 380 vorgesehen sein,
falls dies erwünscht ist, mit im Wesentlichen denselben
Arten paralleler Energieversorgung und Reihensignalschaltungs-Verbinderverbindungen,
wie voranstehend geschildert, für jeden zusätzlichen Vielfachleitungs-Steckdosensteckverbinder.
Weiterhin kann, falls gewünscht, der Abzweig-Steckdosensteckverbinder 382 weggelassen
werden, so dass der Anschlusskasten 380 dann nur dazu dient,
um mehrere in Reihenschaltung verbundene Gruppen von Regelungsvorrichtungen
(nicht gezeigt) an eine Wechselstromversorgungsquelle 15 und
eine Signalschaltung 23 anzuschließen, wobei jedoch
kein Anschluss direkt an einen Regelungsvorrichtungs-Eingangssteckverbinder 140 möglich
wäre, ohne ein dazwischen angeordnetes Stromversorgungskabel 26 des
T-Typs, ein dazwischen liegend angeordnetes abschließendes
Stromversorgungskabel 108 des linearen Typs, oder ein Stromversorgungsverlängerungskabel 25 (wenn
der Eingangssteckverbinder 140 zum Anschluss an ein Stromversorgungsverlängerungskabel 25 ausgebildet
ist, wie voranstehend erläutert).
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Ein
herkömmliches Verbinderverriegelungsmerkmal bei einigen,
im Handel erhältlichen Verbindern oder Steckverbindern,
beispielsweise Steckverbindern des Typs MolexTM,
weist einen Verriegelungshebel auf, beispielsweise den Verriegelungshebel 410,
der bei dem aufgenommenen Verbinder 78 in 46 gezeigt ist, mit einem Ansatz 412 am
distalen Ende, der solche Abmessungen aufweist, und so geformt ist,
dass er in Eingriff mit einem Verriegelungsvorsprung auf dem aufnehmenden
Verbinder gelangt, beispielsweise dem Vorsprung 414, der
auf dem Regelungsvorrichtungs-Eingangssteckverbinder 140 in 47 gezeigt ist. Ein derartiger Eingriff des Verriegelungsvorsprungs 414 durch
den Ansatz 42 bei dem Verriegelungshebel 410 soll
den aufgenommenen Verbinder an dem aufnehmenden Verbinder befestigen,
bis er außer Eingriff versetzt wird, durch Verschwenken
des Verriegelungshebels 410 auf einem elastischen Scharnier 416,
wie in 48 gezeigt, wodurch der aufgenommene
Verbinder von dem aufnehmenden Verbinder gelöst wird, und
diese voneinander getrennt oder abgesteckt werden können.
Bei einigen Anwendungen sind jedoch derartige herkömmliche
Verriegelungen nicht ausreichend sicher, und ist es zu einfach,
dass die Verbinder versehentlich voneinander getrennt werden, beispielsweise
durch Stoßeinwirkung oder durch Reibeinwirkung in engen
Räumen, und dergleichen.
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Um
zusätzliche Sicherheit und Widerstandsfähigkeit
in Bezug auf eine versehentliche Trennung der Verbindung zur Verfügung
zu stellen, beispielsweise bei den Verbindern 78, 140,
die in den 40 bis 48 gezeigt
sind, ist eine einseitig eingespannte, elastische, durch eine Feder
vorgespannte Zunge 420 in der Nähe des distalen
Endes 418 des Verriegelungshebels 410 angeordnet.
Die Vorspannzunge 420 liegt gegen das distale Ende 418 des
Verriegelungshebels an, und weist eine elastische Federvorspannkraft
auf, welche einer Bewegung des Verriegelungshebels 410 in
der Hinsicht widersteht, bei welcher der Ansatz 412 von
dem Verriegelungsvorsprung 414 gelöst werden könnte.
Wenn jedoch ein Benutzer den Verriegelungshebel 410 dazu zwingt,
dass er sich um das elastische Scharnier 416 herum verschwenkt,
welches auch als Drehpunkt für den Verriegelungshebel 410 dient,
wie durch den Schwenkpfeil 422 dargestellt, drückt
das distale Ende 418 des Verriegelungshebels 410 nach
außen gegen die Federvorspannkraft der Vorspannzunge 420,
und zwingt die Vorspannzunge 420 zum Verschwenken nach
außen, wie durch den Schwenkpfeil 424 in 48 angedeutet. Die elastische Federvorspannung
der Zunge 420 gibt durch den Eingriff einer ausreichenden
Kraft nach, welche es ermöglicht, dass der Ansatz 412 auf
dem Verriegelungshebel 410 sich von dem Verriegelungsvorsprung 414 löst, so
dass der Abzweig-Steckdosensteckverbinder 78 von dem Eingangssteckverbinder 140 der
Regelungsvorrichtung abgezogen werden kann.
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Es
gibt eine Unzahl von Arten und Weisen, eine Federvorspannkraft zur
Verfügung zu stellen, zur Einwirkung auf den Verriegelungsvorsprung 414. Eine
beispielhafte Implementierung dieses Merkmals besteht darin, die
Vorspannzunge 420 als einseitig eingespanntes Teil des
Gehäuses 201 der Basiseinheit 200 auszuformen,
wie in den 46 bis 48 dargestellt
ist. Abhängig davon, wie die Vorspannkraft sein muss, oder
wie nachgiebig sie sein muss, erfordert ein spezieller Einsatzzweck,
dass bei der Zunge 420 ein Abschnitt des Gehäuses 201 an
dem einseitig eingespannten Verbindungsstück der Zunge 420 mit
dem Rest des Gehäuses 210 dünner ist,
um als federelastisches, elastisches Scharnier 426 zu dienen,
wie in den 47 und 48 dargestellt.
Ein Schlitz 428 kann in dem Gehäuse zu dem Zweck
vorgesehen sein, die Bewegung des Verriegelungshebels 410 in
das Gehäuse 201 und aus diesem heraus zu ermöglichen.
Eine schräge Nockenoberfläche 421 kann
auf der Zunge 420 vorgesehen sein, um zu erleichtern, dass
die Zunge 420 versetzt wird, wenn der Verriegelungshebel 410 in
das Gehäuse 201 eingeführt wird, wenn
der Steckdosensteckverbinder 78 in den Eingangssteckverbinder 140 eingesteckt
wird.
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Wie
voranstehend geschildert, kann dieses Merkmal einer Vorspannkraft
auch auf andere Arten und Weisen implementiert werden. Einige Beispiele sind
in den 49 bis 51 dargestellt.
In 49 wird die Vorspannkraft durch eine zusammendrückbare
Blattfeder 430 zur Verfügung gestellt, die in
einer Stütze 432 im Inneren des Gehäuses 201 angebracht
ist. In 50 sorgt eine Druckschraubenfeder 434 für
die Vorspannkraft, und in 51 ist
ein elastisch zusammendrückbares Material 436 dargestellt, beispielsweise
Gummi, Silikongummi, ein geschäumtes Elastomer, oder ein
anderes Schaummaterial, zur Bereitstellung der Vorspannkraft gegen
das distale Ende 418 des Hebels 410.
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Zwar
wurde die Vorspannzunge 420 voranstehend in Bezug auf den
Abzweig-Steckdosensteckverbinder 78 und den Regelungsvorrichtungs- und
den Eingangssteckverbinder 140 beschrieben, jedoch ist
sie ebenso bei dem Regelungsvorrichtungs-Steckdosensteckverbinder 142 und
jedem angeschlossenen Eingangssteckverbinder einsetzbar, der in
den Regelungsvorrichtungs-Steckdosensteckverbinder eingesteckt ist,
also beim Heizgerät-Eingangssteckverbinder 64,
dem Slave-Adapter-Eingangssteckverbinder 130, dem Slave-Anschlusskasten-Eingangssteckverbinder 330,
usw., wie voranstehend geschildert. Es kann auch ein Einsatz in
Bezug auf den Slave-Anschlusskastenauslass 322 erfolgen, wie
durch die Zunge 420' in den 35 und 36 dargestellt.
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Da
diese und zahlreiche andere Modifikationen und Kombinationen des
voranstehend geschilderten Verfahrens und der voranstehend geschilderten
Ausführungsformen Fachleuten auf diesem Gebiet leicht auffallen
werden, ist es nicht erwünscht, die Erfindung auf die exakte
Konstruktion und den Prozess einzuschränken, die voranstehend
dargestellt und beschrieben wurden. Zwar wurden voranstehend eine
Anzahl beispielhafter Aspekte und Ausführungsformen erläutert,
jedoch werden Fachleute auf diesem Gebiet bestimmte Modifikationen,
Permutationen, Hinzufügungen, und Unterkombinationen dieser
Lehre erkennen. Daher sollen die folgenden Patentansprüche
und die danach angegebenen Patentansprüche so verstanden
werden, dass sämtliche Modifikationen, Permutationen, Hinzufügungen, und
Unterkombinationen innerhalb ihres wahren Wesens und Umfangs liegen.
Die Begriffe "aufweisen", "haben", "umfassen", wenn sie in der vorliegenden Beschreibung
und den nachfolgenden Patentansprüchen verwendet werden,
sollen das Vorhandensein angegebener Merkmale oder Schritte festlegen,
verhindern jedoch nicht das Vorhandensein oder das Hinzufügen
eines oder mehrerer Merkmale, Schritte, oder Gruppen.
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Ein
Mehrfachheizgerät-Steuersystem (10) weist Kabel
(26) auf, Verbinder (64, 78, 82, 86),
und Anschlusskästen für benutzerfreundliche Reihenschaltungsverbindungen
von Heizgerät-Regelungsvorrichtungen (20) und
Heizgeräten (16) in verschiedenen Konfigurationen
oder Kombinationen einzeln gesteuerter Heizgerätgruppen
und/oder Gruppen aus Master- und Slave-Heizgeräten. Die
Heizgerät-Regelungsvorrichtungen umfassen die Prozesssteuerung
von Wechselstromenergie zu den Heizgeräten und eine Obergrenzensicherheitsabschaltung, die
im Wesentlichen unabhängig von der Prozesssteuerung ist.
Die Heizgerät-Regelungsvorrichtungen weisen weiterhin verschiedene
Niveaus der Steuerung, der Einstellung, der Anzeige, und von Kommunikationsfähigkeiten
in einem Basismodul auf, welches auf verschiedenen Niveaus durch
Erweiterungsmodule erweiterbar ist, die an dem Basismodul angebracht
und von diesem entfernt werden können. Die Konfigurationen
der Verbinder, der Kabel, und des Anschlusses, Adapter, und Verriegelungsmerkmale
erhöhen die Benutzerfreundlichkeit.
-
FIGURENBESCHRIFTUNG
-
1:
-
- TO SUBSEQUENT HEATER ASSEMBLIES:
Zu nachfolgenden Heizgerät-Baugruppen
- TO A/C POWER SUPPLY:
Zur Wechselstromversorgung
-
2:
-
- CONFIGURED "T" TYPE CABLE:
Konfiguriertes Kabel des
T-Typs
- TO SUBSEQUENT HEATER ASSEMBLIES:
Zu nachfolgenden Heizgerät-Baugruppen
- TO A/C POWER SUPPLY:
Zur Wechselstromversorgung
- STACKABLE CONTROL UPGRADE:
Stapelbare Steuerversion
- HEATER UNIT:
Heizgeräteinheit
- BASIC CONTROLLER MODULE:
Basisregelungsvorrichtungsmodul
-
4:
-
- TO SUBSEQUENT HEATER ASSEMBLIES:
Zu nachfolgenden Heizgerät-Baugruppen
- TO A/C POWER SUPPLY:
Zur Wechselstromversorgung
-
5:
-
- TO SUBSEQUENT HEATER ASSEMBLIES WITHIN CONTROL ZONE:
Zu
nachfolgenden Heizgerät-Baugruppen in der Steuerzone
- TO SUBSEQUENT HEATER ASSEMBLIES OR CONTROL ZONE:
Zu nachfolgenden
Heizgerät-Baugruppen oder Steuerzonen
- TO A/C POWER SUPPLY:
Zur Wechselstromversorgung
-
6:
-
- CONFIGURED "T" TYPE CABLE:
Konfiguriertes Kabel des
T-Typs
- TO A/C POWER SUPPLY:
Zur Wechselstromversorgung
- TO SUBSEQUENT HEATER ASSEMBLIES OR CONTROL ZONE:
Zu nachfolgenden
Heizgerät-Baugruppen oder Steuerzonen
- BASIC CONTROL MODUL:
Grundlegendes Steuermodul
- STACKABLE CONTROL UPGRADE:
Stapelbare Steuerversion
- TO SUBSEQUENT SLAVED HEATER WITHIN CONTROL ZONE:
Zu nachfolgenden
Slave-Heizgeräten in der Steuerzone
- ADAPTER FOR CONTROLLED POWER SUPPLY:
Adapter für
gesteuerte Stromversorgung
- HEATER UNIT:
Heizgeräteinheit
-
8:
-
- TO A/C POWER SUPPLY:
Zur Wechselstromversorgung
- TO SUBSEQUENT HEATER ASSEMBLIES OR CONTROL ZONE:
Zu nachfolgenden
Heizgerät-Baugruppen oder Steuerzonen
- CONTROL HEATER:
Steuerheizgerät
- SLAVED HEATERS:
Slave-Heizgeräte
- TO SUBSEQUENT SLAVED HEATER WITHIN CONTROL ZONE:
Zu nachfolgenden
Slave-Heizgeräten in der Steuerzone
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27:
-
- 13: Wechselstromversorgungsquelle
- 21: Gleichstromversorgungsquelle
- 31: Durchgangsdetektor
- 17: Vorwarnung/Alarm
- 19: Geräteverriegelung
-
28:
-
- CONTROL UPGRADE:
Steuerversion
- 204: Anzeige
- 318: Kommunikations-Mikroprozessor
- 316: Anzeige/Einstell-Mikroprozessor
- 222, 224: Digital-Kommunikationsein- und -ausgabe
- SLAVE "LINEAR" CABLE:
"Lineares" Slave-Kabel
- 52, 50: Temperatursensor
- HEATER ELEMENT:
Heizgerätelement
- PIPE HEATER:
Rohrheizgerät
- "TEE" POWER CABLE ASSEMBLY:
"T"-Stromversorgungskabelbaugruppe
- A/C POWER SUPPLY:
Wechselstromversorgung
- TO NEXT HEATER ASSEMBLY:
Zur nächsten Heizgerät-Baugruppe
- HEATER CONTROLLER MODUL:
Heizgerät-Regelungsvorrichtungsmodul
- 310: Temperaturbereichsrelais
- 294: Gleichspannungsstromversorgung
- 296: Prozesssteuerschaltung
- 298: Obergrenzensteuerung
- 321: Anzeige
- 244: Grüne LED
- 242: Gelbe LED
- 240: Rote LED
-
29:
-
- CONTROL UPGRADE:
Steuerversion
- DISPLAY:
Anzeige
- COMMUNICATIONS MICROPROCESSOR:
Kommunikations-Mikroprozessor
- DISPLAY/ADJUST MICROPROCESSOR:
Anzeige/Einstell-Mikroprozessor
- DIGITAL COMMS I/D:
Digital-Kommunikationsein-/ausgabe
- 184: "Lineares" Slave-Kabel
- 24: "T"-Slave-Kabel
- 52, 50: Temperatursensor
- HEATER ELEMENT:
Heizgerätelement
- PIPE HEATER:
Rohrheizgerät
- "LINEAR" POWER CABLE ASSEMBLY:
"Lineare" Stromversorgungsbaugruppe
- A/C POWER SUPPLY:
Wechselstromversorgung
- 310: Temperaturbereichsrelais
- D/C POWER SUPPLY:
Gleichspannungsstromversorgung
- 296: Prozesssteuerung
- DISPLAY:
Anzeige
- GRN LED:
Grüne LED
- AMB LED:
Gelbe LED
- RED LED:
Rote LED
- HEATER CONTROLLED MODULE:
Durch Heizgerät gesteuertes
Modul
- 298: Obergrenzensteuerung
-
30:
-
- CONTROL UPGRADE:
Steuerversion
- DISPLAY:
Anzeige
- COMMUNICATIONS MICROPROCESSOR:
Kommunikations-Mikroprozessor
- DISPLAY/ADJUST MICROPROCESSOR:
Anzeige/Einstell-Mikroprozessor
- DIGITAL COMMS I/O:
Digital-Kommunikationseingabe/-ausgabe
- "TEE" POWER CABLE ASSEMBLY:
"T" Stromversorgungskabelbaugruppe
- A/C POWER SUPPLY:
Wechselstromversorgung
- TO NEXT HEATER ASSEMBLY:
Zur nächsten Heizgerät-Baugruppe
- HEATER CONTROLLER MODULE:
Heizgerät-Regelungsvorrichtungsmodul
- TEMP RANGE RELAY:
Temperaturbereichsrelais
- D/C POWER SUPPLY:
Gleichspannungsstromversorgung
- 296: Prozesssteuerung
- 298: Obergrenzensteuerung
- DISPLAY:
Anzeige
- GRN LED:
Grüne LED
- AMB LED:
Gelbe LED
- RED LED:
Rote LED
- 52, 50: Temperatursensor
- HEATER ELEMENT:
Heizgerätelement
- PIPE HEATER:
Rohrheizgerät
-
31:
-
- CONTROL UPGRADE:
Steuerversion
- DISPLAY:
Anzeige
- COMMUNICATIONS MICROPROCESSOR:
Kommunikations-Mikroprozessor
- DISPLAY/ADJUST MICROPROCESSOR:
Anzeige/Einstell-Mikroprozessor
- DIGITAL COMMS I/O:
Digital-Kommunikationsein/-ausgabe
- "LINEAR" POWER CABLE ASSEMBLY:
"Lineare" Stromversorgungskabelbaugruppe
- A/C POWER SUPPLY:
Wechselstromversorgung
- HEATER CONTROLLER MODULE:
Heizgerät-Regelungsvorrichtungsmodul
- TEMP RANGE RELAY:
Temperaturbereichsrelais
- D/C POWER SUPPLY:
Gleichspannungsstromversorgung
- 296: Prozesssteuerung
- 298: Obergrenzensteuerung
- DISPLAY:
Anzeige
- GRN LED:
Grüne LED
- AMB LED:
Gelbe LED
- RED LED:
Rote LED
- 52, 50: Temperatursensor
- HEATER ELEMENT:
Heizgerätelement
- PIPE HEATER:
Rohrheizgerät
-
32:
-
- LIMIT CONTROL:
Steuern der Begrenzung
- 320: Start hier
- 322: Ist die beim Grenzsensor gemessene Temperatur
kleiner als der programmierte Grenzparameter?
- NO: NEIN
YES: JA
- 324: Liegt die Temperatur am Grenzsensor bei ± 20° des
Prozesssensors?
- 326: Ist die Innentemperatur der Regelungsvorrichtung
kleiner als 85°C?
- 328: Verriegelungsrelais bleibt geschlossen, Übergang
zur Prozesssteuerung
- 338: Steuerrelais zum Heizgerätelement ist
geschlossen. Die LEDs "im Bereich" und "Ausgabe" sind eingeschaltet
- 332: Ist die beim Steuersensor gemessene Temperatur
an dem programmierten Einstellpunkt bzw. Hystereseparameter oder
darunter?
- 334: Ist die Temperatur an dem programmierten LTA-Parameter
oder darunter? (Niedrigtemperaturvorwarnung)
- 336: Steuerrelais für Heizgerätelement
ist geschlossen. Die LED "Ausgabe" ist eingeschaltet
- 330: Öffnen des Verriegelungsrelais zur Unterbrechung
der Stromversorgung zum Heizelement. Prozesssteuerung zeigt Zustand
dadurch an, dass geeignete LED-Alarmsequenz blinkt
- PROCESS CONTROL:
Prozesssteuerung
- 340: Liegt die am Steuersensor gemessene Temperatur
an dem programmierten Einstellpunkt plus dem Hystereseparameter
oder darüber?
- 342: Liegt die Temperatur an dem programmiert HTA-Parameter
oder darüber? (Hochtemperaturvorwarnung)
- 344: Steuerrelais zum Heizgerätelement ist
offen. LED für "Vorwarnung/Alarm" ist eingeschaltet
- 346: Temperatur liegt innerhalb des Steuerhysteresebereichs.
Relais bleibt offen in Abhängigkeit von einer Änderung
des Wärmezustands. LED "im Bereich" ist eingeschaltet
- 348: Steuerrelais zum Heizgerätelement ist
offen. LED "im Bereich" ist eingeschaltet
-
33:
-
- CONTROL UPGRADE:
Steuerversion
- DISPLAY:
Anzeige
- COMMUNICATIONS MICROPROCESSOR:
Kommunikations-Mikroprozessor
- DISPLAY/ADJUST MICROPROCESSOR:
Anzeige/Einstell-Mikroprozessor
- DIGITAL COMMS I/O:
Digital-Kommunikationsein/-ausgabe
- "TEE" POWER CABLE ASSEMBLY:
"T" Stromversorgungskabelbaugruppe
- A/C POWER SUPPLY:
Wechselstromversorgung
- TO NEXT HEATER ASSEMBLY:
Zur nächsten Heizgerät-Baugruppe
- 310: Temperaturbereichsrelais
- D/C POWER SUPPLY:
Gleichspannungsversorgung
- 296: Prozesssteuerung
- 321: Anzeige
- GRN LED:
Grüne LED
- AMB LED:
Gelbe LED
- RED LED:
Rote LED
- 52, 50: Temperatursensor
- HEATER ELEMENT:
Heizgerätelement
- PIPE HEATER:
Rohrheizgerät
- HEATER CONTROLLER MODULE:
Heizgerät-Regelungsvorrichtungsmodul
-
34:
-
- CONTROL UPGRADE:
Steuerversion
- DISPLAY:
Anzeige
- COMMUNICATIONS MICROPROCESSOR:
Kommunikations-Mikroprozessor
- DISPLAY/ADJUST MICROPROCESSOR:
Anzeige/Einstell-Mikroprozessor
- DIGITAL COMMS I/O:
Digital-Kommunikationsein/-ausgabe
- "TEE" POWER CABLE ASSEMBLY:
"T" Stromversorgungskabelbaugruppe
- A/C POWER SUPPLY:
Wechselstromversorgung
- TO NEXT HEATER ASSEMBLY:
Zur nächsten Heizgerät-Baugruppe
- 310: Temperaturbereichsrelais
- D/C POWER SUPPLY:
Gleichspannungsversorgung
- 296: Prozesssteuerung
- 321: Anzeige
- GRN LED:
Grüne LED
- AMB LED:
Gelbe LED
- RED LED:
Rote LED
- 52, 50: Temperatursensor
- HEATER ELEMENT:
Heizgerätelement
- PIPE HEATER:
Rohrheizgerät
- HEATER CONTROLLER MODULE:
Heizgerät-Regelungsvorrichtungsmodul
-
38:
-
- CONTROL UPGRADE:
Steuerversion
- DISPLAY:
Anzeige
- COMMUNICATIONS MICROPROCESSOR:
Kommunikations-Mikroprozessor
- DISPLAY/ADJUST MICROPROCESSOR:
Anzeige/Einstell-Mikroprozessor
- DIGITAL COMMS I/O:
Digital-Kommunikationsein/-Ausgabe
- SLAVE "LINEARE" CABLE:
"Lineares" Slave-Kabel
- 52: Temperatursensor
- HEATER ELEMENT:
Heizgerätelement
- PIPE HEATER:
Rohrheizgerät
- SLAVE "TEE" CABLE:
Slave-"T-Kabel"
- "TEE" POWER CABLE ASSEMBLY:
"T" Stromversorgungskabelbaugruppe
- A/C POWER SUPPLY:
Wechselstromversorgung
- TO NEXT HEATER ASSEMBLY:
Zur nächsten Heizgerät-Baugruppe
- HEATER CONTROLLER MODULE:
Heizgerät-Regelungsvorrichtungsmodul
- TEMP RANGE RELAY:
Temperaturbereichsrelais
- D/C POWER SUPPLY:
Gleichspannungsversorgung
- 296: Prozesssteuerung
- DISPLAY:
Anzeige
- GRN LED:
Grüne LED
- AMB LED:
Gelbe LED
- RED LED:
Rote LED
- 298: Obergrenzensteuerung
- SLAVE "LINEAR" CABLE:
"Lineares" Slave-Kabel
- MULTI-DIRECTIONAL SLAVE JUNCTION BOX:
Mehrfachrichtungs-Slave-Anschlusskasten
-
42:
-
- TO AC POWER SOURCE 13 AN SIGNAL CIRCUIT 23:
Zur
Wechselstromversorgungsquelle 13 und zur Signalschaltung 23
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 5714738 [0002, 0068]
- - US 6894254 [0003, 0068]