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Elektrische Temperaturregeleinrichtung für Klima- und Heizungsanlagen
Die Erfindung betrifft eine elektrische Temperaturregeleinrichtung für Klima- und
Heizungsanlagen, bei der die Regelabweichung vom Temperaturfühler nach dem Prinzip
einer Zweipunktregelung gebildet wird, mit mehreren in Stufen zu- und abschaltbaren
Heiz- bzw. Kühlelementen und einem Impulsgeber für Schaltimpulse mit beliebig einstellbaren
Intervallzeiten, der über eine vom Temperaturfühler betätigte Umschalteinrichtung
mit den Leistungsschaltem verbunden ist, mittels derer bei jedem Schaltimpuls
je nach Richtung der Regelabweichung eines der Heiz- bzw. Kühlelemente zu-
oder abschaltbar ist und die vorzugsweise aus logischen Schaltelementen bestehen.
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Derartige Temperaturregler sind z. B. für die verschiedensten Heiz-
oder Kühlanlagen verwendbar, deren Heiz- oder Kühlelemente sich hinsichtlich ihres
Wärmeaufnahme- und Wärmewiedergabeverhaltens sehr voneinander unterscheiden.
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Es ist ein in elektrischen Schritten schaltender Temperaturregler
bekannt, der eine Umschalteinrichtung und eine elektrische Einrichtung aufweist,
die zeitabhängige Impulse in beliebig bestimmbaren Intervallen auf die von einem
Temperaturfühler betätigte Umschalteinrichtung gibt, wobei die Umschalteinrichtung
je nach Vorzeichen des Temperaturfühlersignals eine von der Richtung der
Regelabweichung abhängige Schrittschaltung durchführt. Es ist dazu auch bekannt,
daß das Stellglied aus mehreren Schaltstufen besteht.
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Es ist ferner bekannt, eine Folgeschaltung von mehreren Stellmotoren
über Impulsgeber in Abhängigkeit von einem Temperaturfühler nacheinander zu- oder
abzuschalten.
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Die unterschiedliche Steigung im Temperaturverlauf des zu temperierenden
Mediums während des Zuschaltens und nach dem Abschalten der Heiz- bzw. Kühlelemente
muß jedoch bei einer genauen Temperaturregelung berücksichtigt werden. Es ist vielfach
schwierig, nur etwa durch die Wahl der günstigsten Schaltfolgezeit und einer günstigen
Zeitkonstante für den Temperaturfühler eine genügend konstante Temperatur des zu
temperierenden Mediums mit den bekannten Temperaturreglem zu erhalten.
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Zweck der Erfindung ist es deshalb, eine elektrische Temperaturregeleinrichtung
vorzuschlagen, mit der die Temperatur eines Mediums trotz unterschiedlichen Wärineaufnahme-
und Wärmewiedergabeverhaltens von Heiz- bzw. Kühlelementen genügend konstant gehalten
werden kann.
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Der Zweck wird mit einer elektrischen Temperaturregeleinrichtung der
eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß die vom Temperaturfühler betätigte
Umschalteinrichtung einen weiteren Umschaltkontakt aufweist, über den der Schaltimpulsgeber
abhängig von der Richtung der Regelabweichung abwechselnd mit zwei die Intervallzeit
der Schaltimpulse bestimmenden Zeitgliedern verschiedener Zeitkonstanten derart
verbunden ist, daß die Intervallzeiten der Schaltimpulse für das stufenweise Einschalten
der Heiz- bzw. Kühlelemente kürzer als für das stufenweise Abschalten sind.
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Eine solche Schaltung ist dann besonders vorteilhaft, wenn der Wärmeeinfluß
des zu temperierenden Mediums auf die Heiz- oder Kühlelemente relativ stark ist,
da dieser Einfluß bei der Zuschaltung der Schaltstufen entgegengesetzt und beider
Abschaltung der Schaltstufen gleichgerichtet mit der Richtung der vom Temperaturfühler
gesteuerten Temperaturänderung des zu beeinflussenden Mediums ist.
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Um sicherzustellen, daß die der jeweils gesteuerten Schaltfolgerichtung
zugeordneten Schaltfolgezeiten bei jeder Umschaltung am Impulsgeber verfügbar sind,
wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß an einem weiteren Kontakt der Umschalteinrichtung
der Eingang eines Kurzzeitspeicherelementes angeschlossen ist, das seinerseits Oderfunktion
hat und mit einem weiteren Eingang an dem Ausgang des Schaltimpulsgebers liegt,
wobei der antivalente Ausgang des Kurzzeitspeicherelementes seinerseits mit dem
Eingang des Schaltimpulsgebers verbunden ist.
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Die Zeichnung zeigt die Prinzipschaltung der erfindungsgemäßen Temperaturregeleinrichtung.
Der Umschaltkontakt U eines nicht gezeichneten Temperaturfühlers schaltet
die Arbeitsumschaltkontakte D 41, D 42 und
D 43 einer von einem Relais gebildeten UmschalteinrichtungD4. Der KontaktD41
ist
mit der einen Seite einer Kondensatorgruppe K62 verbunden, deren
andere Seite zusammen mit der anderen Seite einer KondensatorgruppeK61 am antivalenten
Eingangh eines SchaltimpulsgebersZ1 liegt, der in diesem Fall ein logisches Zeitelement
ist.
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Die linke Stufenklemme des Kontaktes D 41 ist mit der einen
Seite der Kondensatorgruppe K61 und dem Eingang des Schaltimpulsgebers Z
1 verbunden und die rechte Stufenklemme über einen hochohmigen Widerstand
Wl mit der anderen Seite der Kondensatorgruppen K61, K62. Die linke und die
rechte Stufenklemme des Kontaktes D42 liegen an den Kondensator-Widerstandskombinationen
C 1 und C 2.
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Vom Kontakt D 42 führt eine Leitung zu den Eingängen e von
Oderelementen 0 2 und 0 1, wobei das Oderelement 0 1 als Kurzzeitspeicherelement
dient. Der Ausgang A des SchaltimpulsgebersZ1 ist auf den Eingang c des Oderelements
0 2 geführt. Der Ausgang A des Oderelementes 0 2 liegt am Kontakt
D43 und ist über nicht bezeichnete Verzögerungsmittel auf seinen antivalenten Eingang
d zurückgeführt.
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Die rechte Stufenklemme des Kontaktes D 43 liegt an einer Leitung
L 1, die je nach dem augenblicklichen Schaltzustand der Anlage jeweils
an den Ein-Z, Crang c eines der Speicherelemente Sl, S2, S3 angeschlossen ist. Die
SpeicherelementeS1, S2 und S3
mit ihren SchaltstufenL,
0 schalten über die AusgängeA nicht gezeichnete Heizregister. Die linke Stufe
des KontaktesD43 liegt an der LeitungL2, die je nach dem augenblicklichen
Schaltzustand der Anlage an den antivalenten Eingangf einer der SpeicherelementeS1,
S2, S3 angeschlossen ist.
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Für die Beschreibung der Wirkungsweise der Temperaturregeleinrichtung
sei angenommen, daß alle Heizregister eingeschaltet sind und daß der Temperaturfühler
einen zu hohen Temperaturistwert meldet; dann werden der Umschaltkontakt
U des Temperaturfühlers und die UmschalteinrichtungD4 in die gezeichnete
Stellung gebracht.
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Sobald dann der KontaktD42 seine linke Stufenklemme erreicht, gibt
die KombinationC1 einen Startimpuls. Dieser wirkt auf den Eingange des Oderelements02,
das jetzt über seinen AusgangA einen Impuls über die LeitungL2 an den antivalenten
Eingangf des SpeicherelementsS1 abgibt, wodurch zunächst das ihm zugeordnete Heizregisterelement
abgeschaltet wird. Gleichzeitig ist der Kontaktd31 durch das dem SpeicherelementS1
zugehörige Relais geschlossen worden, wodurch das SpeicherelementS2 für den nächsten
Schaltvorgang vorbereitet ist.
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Der Schaltimpuls des Oderelements 02 wird verzögert auf seinen antivalenten
Eingang d zurückgeführt und versetzt das Oderelement 0 2 wieder in
seinen ursprünglichen Schaltzustand.
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Der aus der Kombination Cl stammende Startimpuls geht außerdem
auf den Eingang e des als Kurzzeitspeicherelement dienenden Oderelements
0 1.
Der Schaltimpuls am Ausgang A des Oderelements 0 1 wird
über nicht bezeichnete Schaltmittel kurzzeitig verzögert auf seinen antivalenten
Eingang d
zurückgeführt. Stand vorher am antivalenten Ausgang B des Oderelements
0 1 das Signal L und am Ausgang A das Signal 0, dann steht
am antivalenten Ausgang B während der kurzen Verzögerungszeit nun das Signal
0. Damit steht auch am Eingang c des Schaltimpulsgebers Zl das Signal
0, so daß dies über seinen Ausgang A keinen Schaltimpuls abgeben kann.
Nach Ablauf der kurzen Verzögerungszeit des Oderelements 0 1 wechselt dieses
seine Ausgangssignale; Ausgang A hat das Signal 0 und Ausgang B das
Signal L. Am Eingang c des Schaltimpulsgebers Zl steht dann das Signal L an. Ist
diese Umschalteinrichtung D 4 wegen des noch zu hohen Temperaturistwerts
in der gezeichneten Schaltstellung geblieben, gibt der Schaltimpulsgeber Z
1 nach einer durch die Kondensatoren K61 und K62 bedingten Verzögerungszeit
einen ersten Schaltimpuls ab, der über das Oderelement 0 2 und die Umsdhalteinrichtung
D 4 auf den antivalenten Eingang f des durch den geschlossenen Kontakt
d31 vorbereiteten Speicherelementes S2 gegeben wird. Damit wird auch
das dem Speicherelement S2 zugeordnete Heizregisterelement abgeschaltet,
während gleichzeitig durch das dem Speicherelement S2 zugeordnete Relais
der Kontakt d22 in die hier gezeichnete Stellung gebracht wird, damit auch
das SpeicherelementS3 für den nächsten Schaltschritt vorbereitet ist.
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Der erste Schaltimpuls des Schaltimpulsgebers Zl geht gleichzeitig
auf den Eingang c des Oderelements 0 1, so daß sich an dessen Ausgängen
A und B die Ausgangssignale wieder umkehren. Eine kurze Zeit steht am Ausgang
B des Oderelements 0 1 und damit am Eingang c des Schaltimpulsgebers Z
1 das Signal 0
an. Erst nachdem am antivalenten Ausgang B wieder das
Signal L ansteht, gibt der Schaltimpulsgeber Z 1
nach einer wiederum durch
die Kondensatoren 961
und K62 bedingten Verzögerungszeit einen zweiten Schaltimpuls
ab, der über das Oderelement 0 2 auf den Eingang f des Speicherelements
S3 geführt wird, so daß auch das dritte Heizregisterelement abgeschaltet
wird. Zwischen den einzelnen Schaltimpulsen des Schaltimpulsgebers Z l liegt also
jeweils eine Intervallzeit, die sich aus der Verzögerungszeit der Kondensatoren
K 61 und K 62 und der relativ kleinen Verzögerungszeit des als Kurzzeitspeicherelement
dienenden Oderelements 0 1 zusammensetzt.
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Wird der Umschaltkontakt U des Temperaturfühlers umgeschaltet
und damit die UmschalteinrichtungD4, so gibt nun die Kombination C2 einen Startimpuls
ab. über den Ausgang A des Oderelements 0 2 und die Leitung L
1 wird dann zunächst durch das Speicherelement S3 das ihm zugehörige
Heizregisterelement eingeschaltet und durch Schalten des hier noch offen dargestellten
Kontaktes d11 das zweite Speicherelement S2 für den nächsten Schaltimpuls
vorbereitet. Dieser wird wiederum vom Schaltimpulsgeber Z l geliefert. Sofern die
Richtung der Regelabweichung beibehalten wird, werden in der oben beschriebenen
Weise die anderen Heizregisterelemente und der Kontakt d21 aufeinanderfolgend
eingeschaltet. Die nunmehr verkürzten Intervallzeiten der Schaltimpulse des Schaltimpulsgebers
Zl sind im wesentlichen durch die Kondensatoren K61 bestimmt, während die KondensatorenK62
abgeschaltet sind.