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Einrichtung, zur Temperaturregelung C
Die Erfindung bezieht
sich auf eine Einrichtung zur Temperaturregelung, vorzugsweise für Gebäudeheizung
und -belüftung. Sie betrifft insbesondere Temperaturregelungsanlagen für Sommer-Winter-Kompensation
(Klimaanlagen).
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Bei Einrichtungen zur Temperaturregelung verwendet man oft als Fühler
temperaturabhängige Widerstände, welche in einer Meßbrücke angeordnet sind, so daß
sie über Verstärker und Relais die Betätigüng eines Motorventils als Bestandteil
einer Kühlmaschine, einer Drosselklappe oder Schaltgeräte elektrischer Heizbatterien
steuern, welche die Temperatur beispielsweise in einem zu regelnden Raum beeinflussen,
in dem der temperaturabhängige Widerstand untergebracht ist.
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In anderen Zweigen der Meßbrücke oder in besonderen, zu der Meßbrücke
in Reihe oder parallelgeschaltetenBrückenkreisen können andere temperaturabhängige
Widerstände als Kompensatoren angeordnet sein, deren Zweck darin bestehen kann,
den eingestellten Arbeitspunkt der Regeleinrichtung zu verschieben. So kann beispielsweise
ein Außentemperaturkompensator bei der Regulierung der Temperatur in einem Raum
benutzt werden, um während der kalten Jahreszeit die Temperatur zu erhöhen und so
eine Kompensation der Wärmeabstrahlung durch Fenster und auf kalte Wände zu bewirken.
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Auch während der Sommerzeit ist unter Umständen eine Erhöhung der
Zimmertemperatur wünschenswert, weil ein allzu großer Temperaturspruno, zwischen
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einer hohen Außentemperatur und einer kälteren Raumtemperatur von Personen,
die von draußen eintreten, als unbehaglich empfunden wird.
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Außer der Maßnahme, bei einer zur Temperaturregelung dienenden Meßbrücke
dem Diagonalzweig seinerseits eine durch eine zweite temperaturabhängige Meßbrücke
erzeugte Korrekturspannung zuzuführen, ist es auch bekannt, eine Meßbrücke als sogenannte
Doppelbrücke auszubilden.
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Es ist ferner eine Einrichtung zur Temperaturregelung insbesondere
für Gebäudebeheizung und -belüftung bekannt, mit einer durch Gleichstrom gespeisten
Temperaturmeßbrücke und einer zweiten Meßbrücke, die aus zwei Vergleichsbrückenzweigen
mit Festwiderständen und aus einem Brückenzweig mit einem von einer äußeren physikalischen
Meßgröße ibhängigen Widerstand besteht und bei der in den Diagonalen der beiden
Teilbrücken zwei Potentiometer liegen, von deren getrennt abnehmbaren zu-;ätzlichen
Steuerspannungen je nach der Brückenverstimmung jeweils eine dem Steuersignal
der l'emperaturmeßbrücke überlagert ist. Bei der bekannten Schaltung erfolgt die
Überlagerung mit Hilfe zweier Verstärker.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung der letztgenannten
Art. Nach der Erfindung soll dieser Zweck mit einer ganz besonders einfachen elektrischen
Schaltung erfüllt werden, bei der kein Verstärker erforderlich ist. Diese Vereinfachung
wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß jeweils ein Gleichrichterelement in Reihe
mit den zwei Potentiometern in die Diagonalen der zwei Teilbrücken geschaltet ist,
wobei das eine Gleichrichterelement zum abhängigen Widerstand hin und das andere
Gleichrichterelement von diesem weg stromleitend ist, und daß der Mittelabgriff
des einen Potentiometers mit dem einen Eckpunkt der Meßdiagonalen von der Temperaturmeßbrücke
verbunden ist und das resultierende Steuersignal zwischen deren zweiten Eckpunkt
und dem Mittelabgriff des zweiten Potentiometers abnehmbar ist.
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Diese Schaltung kann erlindungsgemäß noch dadurch vereinfacht werden,
daß die zweite Meßbrücke einen einzigen Vergleichsbrückenzweig aufweist und daß
die beiden Reihenschaltungen je eines Potentiometers und eines Gleichrichterelementes
parallel mit entgegengesetzter Stromrichtung zueinander in der Brückendiagonalen
lieggen.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen beispielsweise
näher erläutert, in denen Fig. 1 eine Kurve ist, nach der es wünschenswert
sein kann, die Innentemperatur zu ändern;
F i g. 2 zeigt
eine bereits bekannte Anordnung zur Herbeiführung einer solchen Temperaturänderung
gemäß F i g. 1;
F i g. 3 zeigt eine Ausführungsform nach der Erfindung;
F i 4 zeigt die Regelkurve, welche mit der Anordnung gemäß Fig. 3 erhalten
wird; F i g. 5 zeigt eine andere Ausführungsforra nach der Erfindung; F i
g. 6 zeigt die Regelkurve, die mit der Anordnung gemäß Fig. 5 erhalten
wird, F i g. 7 zeigt eine andere mögliche Regelkurve; Fig. 8 zeigt
eine noch weiter abgewandelte Ausführungsform einer Anordnung nach der Erfindung,
und Fig. 9 zeigt noch eine andere mögliche Form der Regelkurve.
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Ein System von Meßbrücken, das entsprechend einer Funktion nach F
i g. 1 arbeitet, kann gemäß Fi 1-. 2 ausgeführt werden. In die Meßbrücke
Bii mit den Widerständen r" r, und r, ist der Zimmerthermostat TH eingebaut.
In die Meßbrücke Bs mit den Widerständen r4, r, und r,3 ist der Außenthermostat
Ts und in die Meßbrücke Bv mit den Widerständen r, rs und r, der Außenthermostat
Tv eingebaut. Die Brücke BH ist bei der Zimmertemperatur von +22'C und die
Brücken Bs und Bv sind bei Außentemperaturen von +20'C ausgeglichen. T, ist
ein Thermostatumschalter (beispielsweise bimetall- oder dampfdruckbetätigt), welcher
dem Einfluß der Außentemperatur unterliegt, und die Außentemperatur, bei welcher
das Umschalten geschieht, ist +20'C. Bei Temperaturen über +20'C steht also der
Schalter auf Stellung S und unter +20'C auf Stellung V. Bei F i
g. 2 ist ferner angenommen, daß die temperaturabhängigen Widerstände Ts und
TV einen negativen Temperaturkoeffizienten haben. Bei einer zu niedrigen Temperatur
an TH erhält also U
ein positives Potential. Der polaritätsempfindliche Verstärker
F soll so ausgebildet und angeordnet sein, daß er bei positivem Potential bei
U die Bedienungsorgane so betätigt, daß, die Temperatur an Tq höher wird.
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Wenn die Außentemperatur +20'C ist und To die Stellung S einnimmt,
erhält man keine Ausgangsspannung von der Brücke Bs. Der Thermostat Tir
ist
dann alleinbestimmend für die Spannung U, die den Verstärker und
damit den Regulierungsverlauf steuert. Wenn die Außentemperatur höher wird, erhält
man von der Brücke Bs eine der Temperaturerhöhung proportionale Ausgangsgpannung.
Die Ausgangsspannung steuert über den Verstärker Fdie Bedienungsorgane derart, daß
die Temperatur an TH höher wird. Wenn die Temperatur an TH auf einen gewissen
Wert gestiegen ist, ist die Auggangsspannung von BH so groß geworden, daß
die Summ c der, Spannungen von BH und Bs = 0 ist. Man
kann auch sagen, daß die Ausgangsspannung von Bs den Arbeitspunkt an TH verschoben
hat. Da die Ausgangsspannung von Bs, bei gesteigerter Temperatur größer wird, erhält
man eine mit der Außentemperatur erhöhte Temperatur an TH. Der Grad der Temperaturerhöhung
wird durch die Einstellung des Potentiorneters Ks bestimmt.
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Auf gleiche Weise kann, die Verschiebung des Arbeitspunktes an TIr
geschehen, wenn die Außentemperatur 20' C unterschreitet, wo# To den
Schalter in die Stellung V gebracht hat und die Brücke Bv in Reihe mit der Brücke
BH liegt. Die Einstellung des Potentiometers Kv, bestimmt dabei den Grad
de
Temperaturerhöhung.
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In F i g. 3 wird eine Ausführungsform einer Ein richtung gemäß
der Erfindung gezeigt, wobei an genommen wird, daß
ist (abgeglichene Brücke).
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Die Potentiale an den Punkten 1, m und n sind bc abgeglichener
Brücke gleich, so daß kein Stror durch die Potentiometer P, und P2 fließt und di
Spannung zwischen den Punkten V, und V, gleicl Null ist. Wenn der Widerstand
des Außenthernio stats R, kleiner wird, erhält der Punkt m ein gegen über den Punkten
1 und n negatives Potential. E
fließt Strom durch die Gleichrichterdiode
D, und da Potentiometer Pl, aber nicht durch die Diode D, un( das
Potentiometer P, weil die Diode D2 sperrt. J
kleiner der Widerstand
R4 wird, desto größer wird di, Spannung zwischen den Punkten V, und m, der Gra(
der Spannungserhöhung wird durch die Einstellunj des Potentiometers P, bestimmt.
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Es ist einleuchtend, daß das Potential an den Punkt m positiv gegenüber
dem der Punkte 1 und j wird, wenn der Widerstand des Außenthermostates R
über den Gleichgewichtswert der Brücke gesteiger wird. Dann fließt Strom durch die
Reihenschaltung des Potentiometers P2 und der Diode D2, aber nich durch das
Potentiometer P, und die Diode D, wobe dieAusgangsspannungvorn PotentiometerP,2
bestimm wird.
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Bei der Schaltung nach F i g. 3 erhält der Punkt V also ein
gegenüber dem Punkt V2 positives Potential wenn der Widerstand R4 einen gewissen
Wert über oder unterschreitet.
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Mit einer anderen Meßbrücke BH in Reihe geschaltet erhöht also die
beschriebene zweite Brückenschaltunj den Arbeitspunkt dieser Meßbrücke, wenn der
Wider stand R4 sowohl unter als auch über einem gewissei Widerstandswert liegt,
wie dies die in F i g. 4 vol ausgezogene Kurve 1 veranschaulicht.
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Wenn die Punkte V, und V, durch Umklemmer vertauscht werden, erhält
man dagegen eine Senkung des Arbeitspunktes, wenn der Widerstand R4 sowoh unter
als auch über dem festgelegten Widerstandswer liegt (vgl. die in F i g. 4
gestrichelte Kurve 2).
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Wünscht man, wenn der Widerstand R4 einen ge wissen Wert überschreitet,
eine Senkung des Arbeits punktes an einer in Reihe geschalteten MeßbrÜck( und, wenn.
R4 einen gewissen Wert unterschreitet eine Erhöhung des Arbeitspunktes zu erhalten,
so kam die Schaltung nach F i g. 5 ausgeführt werden Wenn der Widerstand
A4 einen gewissen Wert unter schreitet, fließt Strom durch das Potentiometer P,
so daß V, positives Potential bekommt, d. h. dic Temperatur am Zimmerthermostat
höher wird, wem aber der Widerstand R4 einen gewissen Wert über schreitet, fließt
Strom in solcher Richtung durch da# Potentionieter Pg, daß Vg negatives Potential
bekommt d.h. die Temperatur am Zimmerthermostat TH nie driger wird. Somit wird ein
Programm gemäß dei gestricheIten Linie in Fig. 6 erhalten.
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Wenn die Polarität der Stromversorgung der Doppel brücke gewechselt
wird, so erhält man ein Prograran entsprechend der voll ausgezogenen Linie in F
i g. 6.
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Es ist -verständlich, daß innerhalb eines gewissei Wertintervallg
des Widerstands R, weder Strom durcl
P,L noch durch P, fließt, wenn
in F i g. 3
ist. Die Verschiebung des Arbeitspunktes geschieht also gemäß F i g. 7, Kurve
1 oder 2, je nachdem, wie die Spannung zwischen den Punkten V, und
V,
gepolt wird.
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Wenn in Fig. 5
ist, erhält man auf gleiche Weise einen Außentemperaturintervall, innerhalb dessen
der Widerstand R4 den Arbeitspunkt am Zimmerthermostat TH nicht verschiebt, d.h.
ein Temperaturprogramm gemäß F i g. 9, Kurve 1 oder 2, je nach
der Polarität der Stromversorgung der Doppelbrücke.
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Für den Fall, daß in F i g. 3 bzw. 5
ist, kann die Brücke gemäß Fig. 8 noch weiter vereinfacht werden. Die Überlegungen,
die oben an Hand von F i g. 3 und 5 angestellt wurden, um Programme
gemäß der Fig. 4 bzw. 6 zu erhalten, können ohne weiteres auch auf diese
Kopplung angewandt werden.